《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）第2章 均相反应动力学（图片版）

Chemical Reaction Engineering 第二章均相反应动力学 Homogeneous Reaction Kinetics 化学动力学-研究化学反应速率及其影响因素的科学。 动力学类型 ·本征动力学一消除了物理过程影响的动力学， 如：均相反应动力学 ·表观动力学一包含了物理过程影响的动力学 如：气固相反应的颗粒动力学，床层动力学 物理过程，传递过程物理因素，工程因素

Chemical Reaction Engineering 2.1化学反应速率的工程表示 Bacth Recator 化学反应速率 反应量 反应时间反应场所] 反应量：mol,kmol CSTR 反应场所（反应区）：体积，质量，面积等 (-rA):kmol/(m3.h),kmol/(kg.h) ”"消失速率-ra“+”生成速率rp PFR

Chemical Reaction Engineering 对于多组分反应 aA+bB->pP+sS nao-nA ngo-ne=De-npo=ns-nso=g a b P S b p s eg A+282P+S -r)-3-W rp=2(-TA) 1 2 rs=(-rA) 2

Chemical Reaction Engineering 反应场所（反应区）： ·均相液相反应-液相反应体积(kmol/mhr) 气固催化反应过程-催化剂体积(r。kmol/mhr) 。 催化剂重量(rw-kmol/kghr) 催化剂堆积体积(ry-kmol/m3hr) 堆积密度p。kg(催化剂) /m3（(堆积体积) 颗粒密度pskg(催化剂)/m3(颗粒体积) ps

Chemical Reaction Engineering 2.2均相反应动力学(homogeneous)) B 一、均相与予混合 均相反应一在同一相中进行的反应 均相一达到分子尺度均匀的物料 达到分子尺度均匀的措施-混合(mixing) 混合技术①机械搅拌②射流混合 原理一流体破碎（宏观混合） →微团均匀（微观混合） →分子尺度（分子扩散） 混合尺度一设备尺度、微团尺度、分子尺度

Chemical Reaction Engineering 对互溶液体一可达到分子尺度均匀 混合结果 对不互溶液体一不可能达到分子尺度均匀 对液固系统一只能达到某种宏观上的均匀 工程因素 予混合一在发生反应之前， 物料达到分子尺度均匀的混合过程 工程上，均相反应需满足二个条件： (1)反应物系互溶 (2)予混合速率>反应速率 两种情况：(1)反应相对较慢，可作均相处理 (2)反应极快，予混合成为关键问题

Chemical Reaction Engineering 开发实例：丁二烯氯化→二氯丁烯→多氯丁烯(s) 温度270℃气相反应 C4H6:C2=(4~7):1丁二烯过量 小试 好 中试 ，照免粉未堵塞 原因一混合过程产生两种微团 推断：此反应极快 予混合成为重要工程问题 关键问题：射流混合 Cl2多 C4H6多

Chemical Reaction Engineering 二、 反应动力学表达式 5=f(T,C) 动力学方程一反应速率与温度、浓度的关系 r=f(T)fo(Ci) 一般C、T影响是相互独立的（经验） 一座速率的温度效应 应速率的浓度效应 f。(C 例如 aA+bB→pP+sS (-ra)kC公C 2 反应动力学 包含反应级数的浓度项 反应速率常数（温度项）

Chemical Reaction Engineering 三、影响化学反应速率的温度效应 k=kTme奇 温度项 k=ke奇 式中k一一反应速率常数 k。一一频率因子 T-一温度K E-反应活化能Jmol,cal/mol R-一气体普适常数 (R=8.314J/(molK)=1.987cal/(molK)) k的因次与n有关：n=1,k=[时间1 In k=In Ko- E dInk E RT dT RT2

Chemical Reaction Engineering k=ke后 一阿累尼乌斯(Arrhenius)公式 Svante August Arrhenius 1859-1927 瑞典化学家 近代化学史上的一位著名的 化学家，又是一位物理学家 和天文学家。 因建立电离学说，获1903年 诺贝尔化学奖