CRE 沈阳理工自催化反应PPT学习教案

1、会计学1CRE 沈阳理工沈阳理工 自催化反应自催化反应反应器反应器气、液相（通式）气、液相（通式）液相或恒容液相或恒容间歇间歇dNdNA A/dt=-r/dt=-rA AV VN NA0A0dXdXA A/dt=r/dt=rA AV VdCdCA A/dt=-r/dt=-rA AC CA0A0dXdXA A/dt=r/dt=rA ACSTRCSTRV=(FV=(FA0A0-F-FA A)/r)/rA A或或V=FV=FA0A0X XA A/r/rA A=C=CA0A0X XA A/r/rA AV=vV=v0 0(C(CA0A0-C-CA A)/r)/rA A或或=(C=(CA0A0-C-CA

2、A)/r)/rA APFRPFRdFdFA A/dV=-r/dV=-rA AF FA0A0dXdXA A/dV=r/dV=rA A积分形式积分形式v v0 0dCdCA A/dV=-r/dV=-rA A或或dCdCA A/d/d=-r=-rA A（1）设计方程（mol平衡方程）-单一反应AXAAARrdXCvV000第1页/共29页第2页/共29页第3页/共29页 注意：对流动系统 v=v0(1+ XA) )(P0/P)(T/T0) Fj=FA0(j+jXA） 对非流动系统 V=V0(1+ XA) )(P0/P)(T/T0) Nj=NA0(j+jXA）第4页/共29页流动系统中物质j的浓度以m

3、ol流率、温度T与压力P表达为： Cj=Fj/v=(FT0/v0)(Fj/FT)(P/P0)(T0/T) =CT0(Fj/FT)(P/P0)(T0/T)总mol流率为系统中各物质的mol流率之和， FT=FA+FB+FC+FD+FI=Fj非流动系统中物质j的浓度以mol数、温度T与压力P表达为： Cj=Nj/V=(NT0/V0)(Nj/NT)(P/P0)(T0/T) =CT0(Nj/NT)(P/P0)(T0/T)总mol数为系统中各物质的mol数之和， NT=NA+NB+NC+ND+NI=Fj第5页/共29页n第6页/共29页第7页/共29页C CT0T0=C=CA0A0+C+CP0P0=C=

4、CA A+C+CP P=1mol/L=1mol/Ln所以所以C CP P=1-C=1-CA A第8页/共29页r rA A=-dC=-dCA A/dt=kC/dt=kCA A（C CT0T0-C-CA A）第9页/共29页)(94. 2)5 . 91 (5 . 0)5 . 01 (95. 0ln111)()(ln1ln)11()(11100000000000000hmolLkCCCCCCtCkCCCtkCdCCCCtkCdCCCCkdtATAATATCCATATAATCCATCCAATAtAAAAAA第10页/共29页)()(ln)11()(100000000000ATAATATAATCCAT

5、CCAATAtCCCCCCtkCdCCCCtkCdCCCCkdtAAAA实际上我们导出了自催化反应在间歇反应器中的设计方程第11页/共29页方式如何，其最小体积是多少？方式如何，其最小体积是多少？第12页/共29页第13页/共29页)(91.10)01. 01 (01. 0512. 1)01. 099. 0(6010)()()(300000AfA0RmCCkCCCvrCCvrFFVAfTAfAfAAfAfAAf第14页/共29页300000000R33. 1)99. 01 (01. 0)01. 01 (99. 0ln512. 16010)()(ln)(100mCCCCCCkCvCCCdCkvr

6、dCkVATAfAfTATCCATAACCAAAfAAfA第15页/共29页CA0CAmCAf1/rA面积面积=CSTR=CSTR的空时的空时面积面积= =PFRPFR的空时的空时第16页/共29页)(216. 0)5 . 01 (5 . 0512. 1)5 . 099. 0(6010)()(3000cstrmCCkCCCvVAmTAmAmAPFR：由图形对称性可知，体积是单个PFR的一半Vpfr=1.33/2=0.651(m3)总体积=0.216+0.651=0.867m3。第17页/共29页第18页/共29页)(50)98. 01 (2001. 0002. 0)1 (130000mXkCv

7、rXCvVAfAAfAfAR第19页/共29页第20页/共29页)(2)5 . 01 (2001. 0002. 0)1 (13,00,00mXkCvrXCvVmAAmAmAAcstrCSTR体积第21页/共29页)(89.349ln)98.01(5.0)5.01(98.0ln2001.0002.0)1()1(ln1ln)1(30000200000pfrmXXXXkCvXXkCvXXkCdXvCrdXvCVAfAmAmAfAXXAAAXXAAAAAXXAAAfAmAfAmAfAmPFR体积总体积=2+3.89=5.89m3说明：对于自催化反应，要达到较高的转化率单一反应器体积大于CSTR与PFR

8、适当组合。第22页/共29页XAfXAmXA01/rAPFRPFR的空时的空时= =面积面积xCxCA0A0CSTRCSTR的空时的空时= =面积面积xCxCA0A0图解法图解法(1)(1)绘绘X XA A-1/r-1/rA A图（图（2 2）确定）确定X XAmAm (3) (3)计算计算面积面积 (4)(4)计算空时计算空时 （5 5）计算反应器体积）计算反应器体积第23页/共29页第24页/共29页第25页/共29页第26页/共29页(min)8) 5 . 01 (125. 01)1 (11,0,0mAAmAmAAcstrXkCrXC第27页/共29页(min)79.89ln4)9.01(5.0)5.01(9.