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1、. -*应用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称 任务一 间歇操作釜式反响器设计教学目的要求1、 掌握理想流动模型及返混对反响的影响2、 掌握化学反响速率及反响动力学方程3、 掌握均相反响速率表示方式4、 掌握均相反响动力学教学重点及难点 均相反响速率的表示方式、均相反响动力学教学程序设计次序内 容方案时间min123456点名、回忆上节课内容反响器流动模型化学反响速率及反响动力学方程均相反响速率均相反响动力学小结5252015205作业：小结：任务一 间歇操作釜式反响器设计工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进展间歇操作釜式反响器的工艺设计预备知识：一、 反
2、响器流动模型（一） 理想流动模型 1、理想置换流动模型也称为平推流模型或活塞流模型。指在任一截面的物料如同活塞一样在反响器中移动，垂直于流动方向的任一横截面上所有的物料质点的年龄一样，是一种返混量为零的极限流动模型。其特点是在定态情况下，沿着物料流动方向物料的参数会发生变化，而垂直于流动方向上的任一截面的所有参数都一样，如浓度、压力、流速等。 2、理想混合流动模型称为全混流模型。由于强烈搅拌，反响器内物料质点返混无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全一致 3、返混及其对反响的影响指不同时刻进入反响器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。间歇操作反响器不存在返混。其带来
3、的最大影响是反响器进口处反响物高浓度去的消失或减低。a 返混改变了反响器内的浓度分布，是反响器内反响物的浓度下降，反响产物的浓度上升b 返混的结果将产生停留时间分布，并改变反响器内浓度分布。c 不但对反响过程产生不同程度的影响，更重要的是对反响器的工程放大所产生的问题d 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种（二） 非理想流动实际反响器中流动状况偏离理想流动状况的原因课归纳为以下几个方面a 滞留去的存在 也称死区、死角，是指反响器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。b 存在沟流与短路 c 循环流d 流体流速分布不均匀e 扩散二、 均相反响动力学根底工业反响器中，化学反响过程
4、与质量、热量和动量传递过程同时进展，这种化学反响与物理变化过程的综合称为宏观反响过程。研究宏观反响过程的动力学称为宏观反响动力学。排除了一切物理传递过程的影响得到的反响动力学称为化学动力学或本征动力学。（一） 化学反响速率及反响动力学方程 1、化学反响速率其定义为：在反响系统中，*一物质在单位时间、单位反响区域内的反响量 反响速度=反响量/(反响区域)(反响时间)其实针对*一种反响物而言，以符号+ri表示。可以是反响物，也可以是产物。 2、化学反响动力学方程定量描写反响速率与影响反响速率之间的关系式陈伟化学反响动力学方程，有反响温度、组成、压力、溶剂性质等。但大多数为浓度和温度，所以其动力学方
5、程一般可写为+ri=fc，T恒温条件下，可写为 +ri=kfCA,CB. 非恒温，（二） 均相反响速率及反响动力学 1、均相反响速率均相反响是指在均一的液相或气相中进展的化学反响。均相反响速率的定义指在均相反响系统中*一物质在单位时间、单位反响混合物总体积的反响量，反响速率单位以Kmol/(m3h)(1) 用组分传化率表示-rA=nA0d*A/Vd(2) 用浓度表示(3) 对于多组分单一反响体系，各个组分的反响速率受化学计量关系的约束，存在一定比列关系。对于单一不可逆反响 各组分的变化量符合以下关系 2、均相反响动力学1均相反响应满足的两个必要条件a反响系统可以成为均相b预混和速率反响速率 预
6、混和指物料在反响前能否到达分子尺度的均匀混和。 实现装置：机械搅拌和高速流体造成的射流混和2均相反响的特点：反响过程不存在相界面，过程总速度由化学反响本身决定。3速率方程在均相反响系统中只进展如下不可逆化学反响：其动力学方程一般都可表示成：于气相反响，由于分压与浓度成正比，也常常使用分压来表示：其中一般说来，可以用任一与浓度相当的参数来表达反响的速率，但动力学方程式中各参数的因次单位必须一致。4反响分子数与反响级数 A、根本概念I单一反响与复杂反响单一反响：指只用一个化学反响式和一个动力学方程式便能代表的反响复杂反响：有几个反响同时进展，要用几个动力学方程式才能加以描述。常见的复杂反响有：连串
7、反响、平行反响、平行-连串反响等II基元反响与非基元反响基元反响：如果反响物分子在碰撞中一步直接转化为产物分子，则称该反响为基元反响。非基元反响：假设反响物分子要经过假设干步，即经由几个基元反响才能转化成为产物分子的反响，则称为非基元反响III单分子、双分子、三分子反响单分子、双分子、三分子反响，是针对基元反响而言的。参加反响的分子数是一个，称之为单分子反响；反响是由两个分子碰撞接触的，称为双分子反响。IV反响级数是指动力学方程式中浓度项的指数。它是由实验确定的常数。可以是分数，也可以是负数B、理解反响级数时应特别注意：I 反响级数不同于反响的分子数，前者是在动力学意义上讲的，后者是在计量化学
8、意义上讲的。 对基元反响，反响级数 即等于化学反响式的计量系数值，而对非基元反响，应通过实验来确定。II 反响级数上下并不单独决定反响速率的快慢，反响级数只反映反响速率对浓度的敏感程度。级数愈高，浓度对反响速率的影响愈大。5反响速率常数k和活化能EA、反响速率常数kk就是当反响物浓度为1时的反响速率，又称反响的比速率。k值大小直接决定了反响速率的上下和反响进展的难易程度。不同的反响有不同的反响速率常数，对于同一个反响，速率常数随温度、溶剂、催化剂的变化而变化。k随温度的变化规律符合阿累尼乌斯关系式： B、活化能E反响活化能是为使反响物分子激发所需给予的能量。活化能的大小是表征化学反响进展难易程
9、度的标志。活化能高，反响难于进展；活化能低，则容易进展。但是活化能E不是决定反响难易程度的唯一因素，它与频率因子A0共同决定反响速率。C、在理解活化能E时，应当注意：I 活化能E不同于反响的热效应，它不表示反响过程中吸收或放出的热量，而只表示使反响分子到达活化态所需的能量，故与反响热效应并无直接的关系。II 活化能E不能独立预示反响速率的大小，它只说明反响速率对温度的敏感程度。E愈大，温度对反响速率的影响愈大。除了个别的反响外，一般反响速率均随温度的上升而加快。E愈大，反响速率随温度的上升而增加得愈快。III 对于同一反响，即当活化能E一定时，反响速率对温度的敏感程度随着温度的升高而降低。*应
10、用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称 任务二 间歇操作釜式反响器设计教学目的要求1、掌握均相单一反响动力学方程的计算2、掌握复杂反响动力学方程的计算3、掌握反响器计算的根本方程4、掌握间歇操作釜式反响器体积和数量计算教学重点及难点 均相单一反响恒温恒容计算、间歇操作釜式反响器体积和数量计算教学程序设计次序内 容方案时间min1234567点名、回忆上节课内容均相单一反响恒温恒容过程计算例题讲解复杂反响动力学方程计算反响器计算的根本内容间歇操作釜式反响器体积和数量计算小结525204535505作业：小结：任务一 间歇操作釜式反响器设计工作任务：根据化工产品的生产条
11、件和工艺要求进展间歇操作釜式反响器的工艺设计预备知识：3、均相单一反响的动力学方程 对于单一反响过程：动力学方程表示为：1恒温恒容一级不可逆反响 I 恒容过程：液相反响和反响前后无物质的量变化的气相反响。 一级不可逆反响 工业上许多有机化合物的热分解和分子重排反响等都是常见的一级不可逆反响；或有二个反响物参与的反响，假设其中*一反响物极大过量，则该反响物浓度在反响过程中无多大变化，可视为定值而并入反响速率常数中。此时如果反响速率对另一反响物的浓度关系为一级，则该反响仍可按一级反响处理。一级反响的动力学方程式为 ：初始条件 时，上式别离变量积分，在恒温条件下，为常数，积分得到： 假设着眼于反响物
12、料的利用率，或者着眼于减轻后别离的任务，应用转化率积分表达式较为方便；假设要求到达规定的剩余浓度，即为了适应后处理工序的要求，例如有害杂质的除去即属此类，应用浓度积分表达式较为方便。 恒温恒容二级不可逆反响它有二种情况：一种是对*一反响物为二级且无其它反响物，或者是其它反响物大量存在，因而在反响过程中可视为常值；另一种是对*一反响物为一级，对另一反响物也是一级，而且二反响物初始浓度相等且为等分子反响时，亦就演变成第一种情况。此时其动力学方程式为 ：经变量别离并考虑初始条件 ，恒温时为常数，则积分结果为： 假设用转化率表示： 只要知道其反响动力学方程，代入式 ，积分即可求得结果。从速率方程积分表
13、可得到一些定性的结论：(1)速率方程积分表达式中，左边是反响速率常数k与反响时间的乘积，表示当反响初始条件和反响结果不变时，反响速率常数k以任何倍数增加，将导致反响时间以同样倍数下降。(2)一级反响所需时间仅与转化率*A有关，而与初始浓度无关。因此，可用改变初始浓度的方法来鉴别所考察的反响是否属于一级反响。以 或 对作图，假设是直线，则为一级反响，其斜率为k。(3)二级反响到达一定转化率所需反响时间与初始浓度有关。初始浓度提高，到达同样转化率*A所需反响时间减小 。(4)对n级反响：当n1时，到达同样转化率，初始浓度提高，反响时间减少；当n1时，初始浓度提高时要到达同样转化率，反响时间增加。对 n1的反响，反响时间到达*个值时，反响转化率可达100%。而n1的反响，反响转化率达 100%，所需反响时间为无限长。这说明反响级数nl的反响，大局部反响时间是用于反响的末期。高转化率或低剩余浓度的要求会使反响所需时间大幅度地增加。例1-
