第6章复合反应.ppt

第6章复合反应
平行反应
连串反应
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8
浙江工业大学化材学院 刘华彦
选择性(Selectivity)
瞬时选择性
总选择性
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9
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收率(Reac2
反应在两倍过量的氧气及稀浓度下进行(%乙醇、1%%N2)，过程的体积变化可忽略
反应不可逆，对于乙醇和乙醛均为一级反应
确定乙醛浓度随停留时间变化的函数关系
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36
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解: O2过量，可将反应式写为
① A的物料平衡
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② B的物料平衡
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Date
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③ 最优转化率 B的浓度存在最大值
Date
40
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相应地，A的转化率为
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乙醛收率
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复杂反应的求解
物料平衡
复杂反应体系：用物质的量Nj或摩尔流率Fj比用转化率更方便
液相反应：用浓度作为物料平衡中的变量
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表6-1 复合反应的摩尔平衡
反应器
气体
液体
间歇反应器
CSTR
PFR/PBR
半间歇
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速率方程
净反应速率
每个反应的生成速率相加得到净生成速率
列出物料平衡式后，关键是写出复杂反应中各物质的净生成速率
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速率方程
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速率方程
必须确定每个反应中一种物质的速率方程
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化学计量-相对反应速率
反应：a A + b B → c C + d D
A、B 的消失速率和 C、D的生成速率满足：
对反应i
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化学计量-相对反应速率
反应i中，Ak的生成速率~Aj的生成速率关系
反应物的化学计量系数为负，生成物的为正
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化学计量-相对反应速率
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表6-3 分析复合反应的步骤
给各个反应编号
写出各种物质的物料平衡式
确定每个反应中每种物质的速率方程
确定各种物质的净生成速率
恒体积反应体系：以Cj表示
变体积反应体系：以Nj(间歇)或Fj(连续)表示
联立求解微分方程(PFR，PBR，间歇)或代数方程(CSTR)
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例6-4 复合反应中的化学计量关系和反应速率方程
写出各反应中各种物质的速率方程
写出NO、O2和N2的净反应速率
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解：反应1、2、3 的速率方程分别以NO、O2和N2的形式给出。改写方程式：
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化学计量关系-浓度
将浓度以摩尔流量的形式给出
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化学计量关系-浓度
用摩尔流量(Fj) 表示消耗速率
fn 是以浓度表示的净生成速率
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联立求解
将以摩尔流量形式表示的速率方程和物料平衡式结合，得到一阶常微分方程组(PFR等)，求解后可以得到以反应器体积(或长度)表示的摩尔流量的函数
在液相反应中，由于反应体积没有变化，没有必要每一步都联立求解总摩尔流量
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联立求解
对于等温等压气相反应，联立从1到j物质的物料平衡式、速率方程和化学计量关系式
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联立求解
恒压间歇反应体系，用Nj代替Fj
恒容间歇反应体系，用浓度代替
所得到的j个微分方程，可通过数值分析或ODE软件求解
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例6-5 联立物料平衡式、化学计量关系式和反应速率方程
考虑例题6-4 中的反应， 以摩尔流量的形式写出 PFR 反应器中各物质的物料平衡式
Date
62
浙