第12章反应动力学的解析方法.ppt

第十二章反应动力学的解析方法
第一节动力学实验及实验数据的解析方法
第二节间歇反应器的解析
间歇反应器实验及其数据解析方法
第三节连续反应器的解析
连续反应器实验及其数据解析方法
第十二章反应动力学的解析方法
本章主要内容
第一节反应速率的一般解析方法
一、动力学实验的一般步骤
二、动力学实验数据的一般解析方法
三、反应器的物料衡算
本节的主要内容
一、动力学实验的一般步骤
确定反应速率与反应物浓度之间的关系;
确定反应速率与pH、共存物质、溶剂等反应条件的关系;
确定反应速率常数及其与温度、pH等反应条件的关系。
(一)动力学实验的目的
第一节反应速率的一般解析方法
一般步骤:
保持温度和pH等反应条件不变,找出反应速率与反应物浓度的关系;
保持温度不变,研究pH等其它反应条件对反应速率的影响,确定反应速率常数与温度以外的反应条件的关系;
保持温度以外的反应条件不变,测定不同温度下的反应速率常数,确定反应速率常数与温度的关系,在此基础上求出(表观)活化能。
(二)动力学实验的一般方法
第一节反应速率的一般解析方法
(1)直接测量关键组分的浓度
(2)测定反应混合物或反应系统的物理化学性质
获取的第一手数据:
(1)不同反应时间关键组分的浓度(间歇反应器)
(2)不同反应条件下反应器出口处的关键组分的浓度(连续反应器)
测量对象:
第一节反应速率的一般解析方法
(一)间歇反应动力学实验及其数据的解析方法
积分法:
判断实验数据与某积分形式的速率方程是否一致
微分法:
根据试验数据求出不同浓度时的反应速率(作图法或计算法),之后根据反应速率与反应物浓度的关系,确定反应速率方程。
二、动力学实验数据的一般解析方法
第一节反应速率的一般解析方法
(二)连续反应动力学实验及其数据的解析方法
 

“积分反应器(integral reactor)”:反应器出口处的转化率>5%;反应器内反应组分的浓度变化显著
“微分反应器(differential reactor)”:反应器出口处的反应速率<5%;反应器内的反应组分的浓度变化微小;可以通过反应器进出口的浓度差直接计算出反应速率
微分反应器
积分反应器
第一节反应速率的一般解析方法
特点:动力学数据的解析比较容易。转化率的大小没有限制,因此对分析的要求也不太苛刻。
应用:污水处理特性以及污水处理新技术、新工艺的研究。

第一节反应速率的一般解析方法
A的输入量=A的输出量+A的反应量+A的积累量 
qnA0=qnA+(-rA)ΔV+dnA/dt
三、反应器的物料衡算
单位时间内A的物料衡算式如下:
A的输入量
qnA0 (kmol/s)
体积△V
A的存在量
nA
A的反应量
RA(kmol/s)
A的输出量
qnA (kmol/s)
反应器的基本方程
第一节反应速率的一般解析方法