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第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础ppt

发布时间: 2022-08-12 17:49:40 来源:bbv体育游戏平台 作者:bbv体育官网下载

 

  这是一个关于第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础ppt,主要介绍了化学反应器和工业反应器的分类、化学计量学、加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数、化学反应速率及动力学方程、温度对反应速率的影响及最佳反应温度、反应器设计基础及基本设计方程等内容。

  平推流模型反应物料以稳定流量流入反应器,沿着流料的流动方向,物料的流速、浓度、温度、压力等参数都相同,所有材料质点具有相同的停留时间,不存在返混;举例长径比很大,流速较高的管式反应器。

  全混流模型返混程度为无穷大,反应物料的稳定流量流入反应器,新鲜物料与存留在反应器中的物料达到瞬间完全混合。出口处物料的浓度、温度等参数与反应器中物料相同。停留时间分布中有的很长,有的很短;举例强烈搅拌的连续釜式反应器。

  代表一堆分子所组成的流体,它的体积比反应器的体积小到可以忽略,但其中所包含的分子足够多,具有确切的统计平均性质,如组成、温度、压力、流速;

  由于连续反应器中的死角、沟流、短路等造成不同质点在反应器中的停留时间不同,形成停留时间分布(RTD)。

  停留时间分布是在流体不存在温度、组成等变化的等容情况下测定的,此时平均停留时间tm可按反应体积VR和等容状况下反应混合物的体积流量V0来计算,即

  连续流动反应器中等容过程的平均停留时间tm,即接触时间。但对于变容过程,即使所有质点的停留时间都相同,即平推流,但反应器内物料的实际体积流量V随反应进度、温度和压力而变,因此不能用VR/V0来计算平均停留时间。但可采用接触时间,因为V0是按进口温度、压力及初态组成计算的,其值不变。

  国外有的反应工程教材,定义=VR/V0为空间时间(space time),国内有的教材称它为“空时”。

  银催化剂上乙烯催化氧化合成环氧乙烷(C2H4O) 系统主要发生下列平行连串反应:

  化学反应速率与反应物系的性质、压力P、温度T及各反应组分的浓度c等因素有关;对于气一固相催化反应,还与催化剂的性质有关。因此,对于特定反应(含特定的催化剂)的反应物系,反应速率可用函数关系表示:

  在一般情况下,反应速率常数k与绝对温度T之间的关系可以用阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程表示,即

  如图1-4,某气-固相催化反应的活化能数值随温度而变,原因:传质过程对气-固相催化反应速率的影响,未完全消除。

  硝酸生产中,NO氧化的反应速率随温度升高而降低,这是反应机理有了改变,经历一个NO(NO)2NO2。

  对于不带副反应的可逆放热单一反应,温度升高固然使反应速率常数增大,但平衡常数Ky的数值降低;

  在较低的温度范围内,反应速率随温度增加而增大;但当温度增加到某一数值时,反应速率随温度的增加量变为零。此时,再继续增加温度,反应速率随温度升高而减少,即对于一定的反应物系组成,具有最大反应速率的温度称为相应于这个组成的最佳温度。

  若主反应的活化能E1大于副反应的活化能E2,则温度升高,反应的选择率增加,并且,目的产物A3的收率也相应增加。这时,采用高温反应,收率和选择率都升高;

  若主反应的活化能E1小于副反应的活化能E2,则反应的选择率随温度升高而降低,在此情况下,应采用较低的操作温度,方可得到较高的目的产物的收率,但反应的转化率由于温度降低而降低。因此,存在一个具有最大生产强度或空时产率的最佳温度。

  反应器的机械设计。充分考虑到机械设计、设备制造及运输、安装方面的要求和有关制约。

  在机械设计可行的前提下,进行改变结构尺寸和操作温度、流体流动条件对反应器的稳定操作和适应一定幅度的催化剂失活和产量、产品质量和选择率、收率等方面的工艺要求的工程分析,然后确定反应器的设计。

  反应器投产后,还要综合生产实践反馈来的效果改进今后同一类型化学反应器的设计;

  开发新型反应器,如由固定床改为三相悬浮床,往往会提高反应效果,但在液相载体选择、结构尺寸设计等方面需要经过一定规模的工业试验,才能投入大规模生产。

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  《第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础ppt》是由用户涴歌于2016-08-30上传,属于高校大学PPT。

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