《化工生产过程分析与组织ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工生产过程分析与组织ppt课件（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LOGO第二章第二章化工消费过程化工消费过程分析与组织分析与组织中心中心化学化学反响反响G；Kp化学化学热力学力学能能够性性E；k化学化学动力学力学可行性可行性顺利利实现化工化工消消费化工消费过程分析化工消费过程分析第二节第二节 化工消费过程热力学分析化工消费过程热力学分析热力学分析的义务热力学分析的义务:判别化学反响能否进展和进展的方向。判别化学反响能否进展和进展的方向。2、反响限制：、反响限制：经过化学反响过程热效应的计算确定适经过化学反响过程热效应的计算确定适宜的反响条件。宜的反响条件。经过化学平衡的原理和平衡常数的计算经过化学平衡的原理和平衡常数的计算确定化学反响过程进展的最大限制。确
2、定化学反响过程进展的最大限制。1、反响方向：、反响方向：3、反响热：、反响热：反响方向：反响方向：热力学分析力学分析反响方向反响方向热力学分析的根据力学分析的根据:热力学第二定率力学第二定率判据：吉布斯函数吉布斯自在能判据：吉布斯函数吉布斯自在能rGm0rGm=0化学反响自化学反响自发进展展化学反响到达平衡形状化学反响到达平衡形状化学反响不能自化学反响不能自发进展展逆向自逆向自发进展展热力学分析力学分析反响限制反响限制bB+dDgG+rR对于理想气体在恒温恒压下反响：对于理想气体在恒温恒压下反响：当反响到达平衡形状当反响到达平衡形状时：Pi-组组分分i的分的分压压Po=101.3kPaKp为为
3、化学反响平衡常数，其化学反响平衡常数，其值值越大，越大，阐阐明反响到达平衡明反响到达平衡时时，体系中，体系中产产物的量越大，原料的量越少。物的量越大，原料的量越少。热力学分析力学分析反响限制反响限制反响反响难易程度：易程度：当当rGm0时， Kp值很小；很小；且且rGm越大，越大， Kp值越小，反响越越小，反响越难自自发进展展反之，反之，用途：在用途：在对某一消某一消费工工艺分析中，可据此判分析中，可据此判别主、副主、副反响的反响的难易程度，从而确定适宜的工易程度，从而确定适宜的工艺条件。条件。产物的平衡物的平衡浓度度c c产物物* *反响物的平衡反响物的平衡转化率化率X*X*极限极限浓浓度度
4、极限极限转转化率化率热力学分析力学分析反响限制反响限制反响限制反响限制当当rGm0时， Kp值很小；很小；且且Kp值越小，反响越小，反响进展的限制越小。展的限制越小。反之，反之，化学平衡化学平衡同理，同理，定定性性定定量量温度温度对化学平衡的影响化学平衡的影响根据恒根据恒压方程式：方程式：假假设H0，即吸，即吸热反响，反响，那么那么0阐明明Kp 值随随T的升高而增大；的升高而增大；热力学分析力学分析化学平衡及平衡挪化学平衡及平衡挪动假假设H 0，即放，即放热反响，反响，那么那么 0阐明明Kp 值随随T的升高而减小；的升高而减小；热力学分析力学分析化学平衡及平衡挪化学平衡及平衡挪动压力力对化学平
5、衡的影响化学平衡的影响yi-i组组分的摩分的摩尔尔分率分率当当n0时，当当n0时，当当n=0时，bB+dDgG+rRn=g+r-(b+d)Ky与与压压力无关力无关P，Ky 平衡向生成物的方向挪平衡向生成物的方向挪动动 P，Ky 平衡向反响物的方向挪平衡向反响物的方向挪动动 例：例：N23H22NH3n-2对于于nn0 0 分子数减少的反响，添加体分子数减少的反响，添加体系系总P P，将有利于平衡向生成物的方向挪，将有利于平衡向生成物的方向挪动。Kp与与P无关，无关，P，Ky ) )热力学分析力学分析化学平衡及平衡挪化学平衡及平衡挪动例：例： C2H5OHC2H4H2On1对于于n n 0 0
6、分子数分子数 增大的反响，添加增大的反响，添加体系体系总P P，将有利于平衡向反响物的方向挪，将有利于平衡向反响物的方向挪动。Kp与与P无关，无关，P，Ky ) )热力学分析力学分析化学平衡及平衡挪化学平衡及平衡挪动bB+dDgG+rRv添加反响物添加反响物浓度或减小生成物度或减小生成物浓度，化学平度，化学平衡向正反响方向挪衡向正反响方向挪动。v添加生成物添加生成物浓度或减小反响物度或减小反响物浓度，化学平度，化学平衡向逆反响方向挪衡向逆反响方向挪动。热力学分析力学分析化学平衡及平衡挪化学平衡及平衡挪动反响物浓度对化学平衡的影响反响物浓度对化学平衡的影响化学反响速率：化学反响速率： 单位位时间
7、内某一种反响物或生成物内某一种反响物或生成物浓度的改度的改动量量bB+dDgG+rR第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析化学反响速率方程化学反响速率方程基元反响基元反响非基元反响非基元反响动力学分析的义务动力学分析的义务:化学反响到达限制所需求的时间化学反响到达限制所需求的时间阿阿伦尼尼乌斯斯阅历公式公式1温度温度T对反响速率对反响速率r的影响的影响v近似的以近似的以为，温度每上升，温度每上升1010，反响速率大，反响速率大约要要变为原来的原来的2 24 4倍。倍。范特霍夫范特霍夫规那么那么v普通地，温度升高，反响速率增大。且，高温普通地，温度升高，反响速率增大。且，高温
8、对活化能高的反响有利，低温活化能高的反响有利，低温对活化能低的反响有活化能低的反响有利。利。阿阿伦尼尼乌斯斯阅历公式：公式：第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析rTrTrTrTrT常见的常见的5类反响类反响的反响速率随温的反响速率随温度的变化情况。度的变化情况。第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析2催化剂对反响速率催化剂对反响速率r的影响的影响未加未加cat参与参与catADDCABE非催化非催化E催化催化=E1+E2+E3EE非催化非催化 E催化催化催化剂能改动反响途径，降低反响的活化能，加
9、快反响催化剂能改动反响途径，降低反响的活化能，加快反响速度。速度。E，k, r例：例： 2HIH2+I2经测定：经测定： E非催化非催化=184.23kJ/mol E催化催化=104.68kJ/mol EE非催化非催化E催化催化 79.55kJ/mol设设T=573K，根据阿根据阿伦尼尼乌斯方程：斯方程：第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析参与催化参与催化剂后，反响速率明后，反响速率明显提高！提高！3反响体系中各物质的浓度反响体系中各物质的浓度C对反响速率对反响速率r的影响的影响反响初期：反响初期：C反响物高，反响速率越快；反响物高，反响速率越快；随着反响的随着反响的进展
10、，展，C反响物反响物，r；对于可逆反响，反响的推于可逆反响，反响的推进力力 C反响物反响物 C反响物反响物*推推进力越大，反响速率越大力越大，反响速率越大不断从反响体系中移出生成物，提高不断从反响体系中移出生成物，提高C反响物，反响物，有利于平衡向生成物的方向挪有利于平衡向生成物的方向挪动。结论结论第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析液相反响液相反响4压力压力P对反响速率对反响速率r的影响的影响气相反响气相反响C反响物反响物反响速率反响速率r反响能耗大，反响能耗大，对设备要求高，不要求高，不经济。vP vP v惰性气体的存在，惰性气体的存在，p p反响物反响物 r有利于有
11、利于n0的反响的反响的平衡向正方向挪的平衡向正方向挪动不利于反响速率不利于反响速率第三节第三节 化工消费过程动力学分析化工消费过程动力学分析动力学上力学上不利不利热力学上力学上有利有利温度温度压力力停留停留时间工艺工艺条件条件原料配比原料配比第四节第四节 化工消费过程影响要素分析化工消费过程影响要素分析影响要素分析影响要素分析反响温度反响温度T1、T的范的范围围升高升高T更有利于活化能更有利于活化能E高的反响；高的反响；而由于而由于cat的存在，普通主反响的的存在，普通主反响的E是最低的。是最低的。因此，升高因此，升高T，虽有利于主反响的有利于主反响的进展，展，但更有利于副反响的但更有利于副反
12、响的进展。展。3、TX收率收率Y4、T的升高，受的升高，受设备设备材材质质的限制。的限制。反响温度要在催化反响温度要在催化剂的活性温度范的活性温度范围内内Tcat2、T的的选择选择TET，副反响添加，主反响的副反响添加，主反响的S，X，TX、S、YT资料料影响要素分析影响要素分析系系统总压P1、加、加压压有利于反响前后分子数减少的反响；有利于反响前后分子数减少的反响； 立足于系立足于系统统实现实现系系统统最最优优7、加、加压压操作，危操作，危险险系数添加。系数添加。6、加、加压压操作，使能耗添加；操作，使能耗添加；5、加、加压压操作，操作，对设备对设备要求高，要求高，设备设备造价高；造价高；4
13、、当安装一定、当安装一定时时，加，加压压可以提高消可以提高消费费才干；才干；3、当、当处处置量一定置量一定时时，加，加压压使使设备设备容容积积减小；减小；2、加、加压压可提高反响物的分可提高反响物的分压压 浓浓度度 加快反响速率；加快反响速率；影响要素分析影响要素分析原料配比原料配比1、实际实际比比反响方程式的化学反响方程式的化学计计量关系；量关系；3、r=kCBbCDd2、提高一种反响物的、提高一种反响物的浓浓度度C ，可以提高另一种反，可以提高另一种反响物的响物的转转化率化率X；指数指数0，r与与该反响物反响物浓度无关；度无关；指数指数0，r随随该反响物的反响物的浓度添加而添加度添加而添加
14、4、提高某种原料配比、提高某种原料配比时时， 加大某种原料用量加大某种原料用量 该该物物质质的的X单单会下降；会下降；因此，反响中要因此，反响中要对这对这部分部分过过量的，未参与反响的物量的，未参与反响的物质质循循环环运用。以提高运用。以提高X总总。5、对对于爆炸性混合物，于爆炸性混合物，应应首要思索使它首要思索使它们们的配比的配比在爆炸极限范在爆炸极限范围围以外。以外。影响要素影响要素空空间速度、停留速度、停留时间1、空、空间间速度速度 SV定定义：单位位时间内，在内，在单位位cat体体积上上经过的反响的反响物的体物的体积流量流量标态下下Nm3/hm3catNm3/hm32、停留、停留时间时
15、间m3/hm3规范形状下范形状下操作条件下操作条件下SV大，大，SV小，小，短，短， X小；小；X高；高；长长，副反响添加，收率下降。副反响添加，收率下降。结论结论例：气固相催化反响消例：气固相催化反响消费环氧乙氧乙烷的管式反响器，的管式反响器，反响混合物反响混合物进料料为8900Nm3/h，T=513K，P1MPa，Vcat=1.95m3。求。求SV，解：解：Nm3/ hm3cat 影响要素影响要素空空间速度、停留速度、停留时间作业：作业：2、影响一个化学反响的化学平衡的要素有哪些？这些、影响一个化学反响的化学平衡的要素有哪些？这些要素的变化是如何影响平衡挪动的？要素的变化是如何影响平衡挪动的？1、如何判别一个化学反响进展的方向？如何比较假设、如何判别一个化学反响进展的方向？如何比较假设干个化学反响的难易程度？如何确定一个化学反响可以干个化学反响的难易程度？如何确定一个化学反响可以进展的最大限制？进展的最大限制？3、影响化学反响速率的要素有哪些？它们是如何影响的？、影响化学反响速率的要素有哪些？它们是如何影响的？4、化工消费过程中应如何选择适宜的温度、压力、原、化工消费过程中应如何选择适宜的温度、压力、原料配比、停留时间及空间速度？料配比、停留时间及空间速度？选做：下节课提问选做：下节课提问LOGOAdd your company slogan
