反应工程课件第一章.pptVIP

各组分的化学反应速率与化学计量数之间的关系第62页，共92页，星期日，2025年，2月5日2)连续系统在连续系统生产中，反应物不断加入反应器，产物不断从反应器取出，操作过程是连续进行的。（1）连续反应器特点A、生产连续进行；B、物料参数某一位置处是定值，不随时间变化；C、物料参数随不同位置而变化。第63页，共92页，星期日，2025年，2月5日LCA,OCAfCA0L0CA,OCAf第64页，共92页，星期日，2025年，2月5日（2）化学反应速率表示方式连续系统情况下，化学反应速率可表示为单位反应体积中（或单位反应表面积上，或单位质量固体和催化剂上）某一反应物或产物的摩尔流量的变化。设A为关键组分，则有：对于均相反应，VR为反应混合物在反应器中占据的体积。对于气固相催化反应，VR为催化剂床层的体积，它包括颗粒的体积和颗粒空隙的体积；S、W分别为固体催化剂内表面积和催化剂质量。对于流-固相反应，S、W分别为固体反应物外表面积和固体反应物的质量。对于气-液反应，S为气液接触面积。第65页，共92页，星期日，2025年，2月5日（3）空间速度空间速度简称空速，其定义是单位反应体积所能处理的反应混合物的体积流量。反应混合物体积流量空速＝——————————反应体积（质量）当反应混合物进入和离开反应器的组成一定时，空速越大，则反应器的生产能力越大。反应混合物的状态、反应混合物体积流量以及反应体积的表示方式有所不同，所计算的空速以及单位也各不相同，应加以具体说明，一般有以下几种表示方式。第66页，共92页，星期日，2025年，2月5日第30页，共92页，星期日，2025年，2月5日(1)工业反应器按流动模型可以分为哪几类？(2)什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？(3)什么是流体的寿命、年龄和返混？(4)什么是平推流模型？有什么主要特点？(5)什么是全混流模型？有什么主要特点？本节思考题第31页，共92页，星期日，2025年，2月5日1.2化学计量学1.2.1化学计量式1)化学计量学：是研究化学反应系统中反应物和产物各组分变化量的相互关系。2)化学反应方程式：表示反应的方向，中间为箭头。SO2+O2SO33)化学计量式：表示参加反应各组分间的数量关系。(1）二氧化硫氧化反应的化学计量式为SO2+0.5O2=SO3上式表示转化1molSO2,消耗0.5molO2,生成1molSO3。化学计量式是化学计量学的基础。第32页，共92页，星期日，2025年，2月5日(2）若反应系统中有n个组分，化学计量式为：上式的左边为反应物，右边为产物。上式中一般将反应物的化学计量系数取负值，产物的化学计量系数取正值。例如二氧化硫氧化反应，其化学计量式可改写为SO3-SO2-0.5O2=0第33页，共92页，星期日，2025年，2月5日(3）如果反应系统中有n个组分发生m个反应，则第j个反应的化学计量式为对于反应系统有m个化学计量式，可表示为或用矩阵形式表示为化学计量系数矩阵，A为组分向量。第34页，共92页，星期日，2025年，2月5日此处必须着重指出的是：化学计量方程仅是表示由于反应而引起的各个参与反应的物质之间量的变化关系，计量方程本身与反应的实际历程无关。化学计量方程的计量系数之间不应含有除1以外的任何公因子。单一反应，只用一个计量方程就可唯一地给出各参与反应的物质之间量的变化关系。多重反应，必须用多个计量方程确定各参与物质之间量的变化关系。第35页，共92页，星期日，2025年，2月5日1.2.2反应进度、转化率及化学膨胀因子SO2+0.5O2=SO31)反应进度ξ对于间歇系统中的单反应进行物料衡算反应初始量nA0nB0nR0反应终态量nAnBnR按化学计量关系可知第36页，共92页，星期日，2025年，2月5日（1）反应进度ξ式中ξ称为反应进度；对于反应物及为负；对于产物为正。（2）的作用上