应用化学反应动力学及反应器设计基础简明省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《应用化学反应动力学及反应器设计基础简明省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《应用化学反应动力学及反应器设计基础简明省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(43页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第一章第一章 应用化学反应动力学及反应用化学反应动力学及反应器设计基础应器设计基础 第1页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast University第一章第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础应用化学反应动力学及反应器设计基础化学化学计计量学量学化学反化学反应应器和工器和工业业反反应应器分器分类类加加压压下气相反下气相反应应反反应焓应焓和化学平衡常数和化学平衡常数化学反化学反应应速率及速率及动动力学方程力学方程温度温度对对反反应应速率影响及最正确反速率影响及最正确反应应温度温度反反应应器器设计设计基基础础及基本及基
2、本设计设计方程方程第2页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq化学反应分类化学反应分类 m按反应化学特征分类 第一节第一节 化学反应器和工业反应器分类化学反应器和工业反应器分类反应机理(1)单一反应;(2)多重反应反应可逆性(1)可逆反应;(2)不可逆反应反应分子数(1)单分子反应;(2)双分子反应;(3)三分子反应反应级数(1)一级反应;(2)二级反应;(3)三级反应;(4)零级反应;(5)分数级反应反应热效应(1)放热反应;(2)吸热反应第3页Chemical Reaction Enginee
3、ringCopyright 2011 by Southeast Universitym按反应过程进行条件分类均相催化反应气相反应;液相反应非催化反应多相催化反应液-液相反应;气-液相反应;液-固相反应;气-固相反应;固-固相反应;气-液-固三相反应非催化反应温度等温反应;绝热反应;非绝热变温反应压力常压反应;加压反应;减压反应操作方法间歇过程;连续过程(平推流、全混流、中间型);半间歇过程定态过程;非定态过程流动模型理想流动模型(平推流,全混流)非理想流动模型第4页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universi
4、tyq工业反应器分类工业反应器分类m按操作方法分类 间歇反应器管式及釜式连续流动反应器半间歇反应器m按流动模型分类 连续流动反应器理想流动模型:平推流反应器,PFR;全混流反应器,MFR或CSTR非理想流动模型 第5页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq停留时间分布(RTD)m流体质点或粒子代表一堆分子所组成流体,它体积比反应器体积小到能够忽略,但其中所包含分子足够多,含有确切统计平均性质,如组成、温度、压力、流速;m因为连续反应器中死角、沟流、短路等造成不一样质点在反应器中停留时间不一样,形成
5、停留时间分布(RTD)。第6页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast UniversityqRTD与返混m年纪分布依然留在反应器中质点RTD m寿命分布反应器出口处质点RTD m返混:不一样年纪质点间混合时间概念上逆向。连续流动反应器中,反应物料参数随空间位置而变,不一样空间位置物料因为倒流、绕流、回流等流动情况,使不一样年纪质点混合,即返混。第7页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq理想流动模型m平推流模型反应物料以稳定
6、流量流入反应器,沿着流料流动方向,物料流速、浓度、温度、压力等参数都相同,全部材料质点含有相同停留时间,不存在返混;举例长径比很大,流速较高管式反应器。m全混流模型返混程度为无穷大,反应物料稳定流量流入反应器,新鲜物料与存留在反应器中物料到达瞬间完全混合。出口处物料浓度、温度等参数与反应器中物料相同。停留时间分布中有很长,有很短;举例强烈搅拌连续釜式反应器。q非理想流动模型偏离上述两种理想流动模型,偏离程度可经过测定停留时间分布来确定。第8页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universitym按反应器结构类型分
7、类 型式适用反应特征釜(槽)式,一级或多级串联液相,液-液相,液-固相,气-液相,气-液-固三相适用性大,操作弹性大。连续操作时温度、浓度易控制,返混严重。均相管式气相,液相比传热面大,长径比很大,压降大,近平推流。固定床气-固相催化(绝热式或连续换热式)催化剂不易磨损,但装卸难,传热控温不易,近平推流。填料塔气-液相结构简单,压降小,填料装卸麻烦,返混小。板式塔气-液相逆流接触,流速有限制,返混小,可在板间另加换热面。喷雾塔气-液相快速反应结构简单,流体表面积大,气流速度有限制。流化床气-固相(催化及非催化)液-固相(非催化)传热好,易控温。粒子易输送,但易磨损,操作条件限制较大,返混较大。
8、第9页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast University气流床气-固相固体颗粒细小,气流流动情况复杂。滴流床气-液-固三相催化剂带出少,要求气液分布均匀,温度调整较难。鼓泡淤浆床气-液-固(催化及非催化)固相在液相中悬浮,气相连续流入及流出反应器。三相流化床气-液-固(催化及非催化)固相在液相中悬浮,液相和气相连续进入及流出反应器。回转筒式气-固相,固-固相粒子返混小,相接触面小,传热效能低。螺旋挤压机式高黏度液相停留时间均一,传热难。第10页Chemical Reaction EngineeringCopyr
9、ight 2011 by Southeast University第二节第二节 化学计量学化学计量学q反应进度(extent of reaction)q转化率(conversion)第11页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq工业反应过程原料中各反应组分之间往往不符合化学计量数关系,通常选择不过量反应物计算转化率,这么组分称为关键组分(key component)。q化学膨胀因子(chemical expansion factor)第12页Chemical Reaction Engineerin
10、gCopyright 2011 by Southeast Universityq目标产物收率(yield)q选择率(selectivity):表示已反应关键组分有多少生成目标产物 第13页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq多重反应系统中独立反应数确实定qm个同时发生反应相互独立一般判别准则能够叙述如下:q若不可能找到一组不一样时为零j,使得:q则这些反应被称为是相互独立。q在一个反应系统中,相互独立反应最大个数称为该反应系统独立反应数。第14页Chemical Reaction Enginee
11、ringCopyright 2011 by Southeast Universitym化学计量系数矩阵法适合用于能够依据化学知识写出化学组分之间化学计量关系,即化学计量矩阵已知情况。若令矩阵中第个j个行向量为vj,则上式能够写为:第15页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast University例1 氨氧化过程中能够发生以下反应:请用化学计量系数矩阵法确定该反应体系独立反应数,并写出一组独立反应。第16页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast U
12、niversity解解:写出上述反应体系化学计量矩阵,然后进行线性变换,确定其秩第17页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast University可见,化学计量矩阵秩为3,即独立反应数为3,一组独立反应为:第18页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universityq原子矩阵法m适合用于反应中存在哪些反应以及这些反应化学计量方程均未知,只是已知反应体系中存在那些组分体系。m原理是各元素原子反应前后不变。m设反应体系中含有n个反应组分A1、
13、A2、An,它们包含l种元素。m令ki为组分Ai中元素k原子数,Ni0为反应前组分Ai摩尔数,则反应前元素原子摩尔数bk0为:第19页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast UniversitymNi为反应后组分Ai摩尔数,则反应后元素原子摩尔数bk为:m因为bk0bk,所以上两式相减,得到:m写成矩阵形式为:第20页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast Universitym矩阵称为原子矩阵。假如原子矩阵秩为R,则上面方程组有R个线性独立方程,
14、所以独立变量数目为nR个,即反应体系中个nR个组分N被确定后,其余都能够确定。m将上式独立变量数称为关键组分。因为每个独立反应均能够选定一个关键组分,所以关键组分数和独立反应数相等,均为nR个。m需要注意是,在选择关键组分时应使得非关键组分所把包含元素不少于R个,不然将造成上式有没有穷多解。第21页Chemical Reaction EngineeringCopyright 2011 by Southeast University例2 以甲烷为原料经过变换反应制造合成气时,反应体系中包含以下组分:CO2、H2O、H2、CO、CH4、N2。用原子矩阵法确定反应体系独立反应数,并写出一组独立方程。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 应用 化学反应 动力学 反应器 设计 基础 简明 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。