反应动力学资料

几种废水的湿式氧化动力学参数沸水种类氧化剂动力学参数(kJ/mol)温度/K氧压力/MPa浓度/gL-1造纸黑液O2Ea=54.5-50.1，m=1,n=0433-4631.5-2.21.5乙酸空气Ea=100.5，m=0,n=0.65448-4735-135-20苯酚O2Ea=547-44，m=1,n=0448-4830.40-0.78乙酸空气Ea=100，m=0.5,n=0.5373-4730.5-24.8-6.6丁酸O2Ea=59，m=0.35,n=0.68453-4930.69-1.45.01煤气化废水O2Ea=47.9，m=0,n=0.25463-5230.98-3.423甲醛废水HO22Ea=53，m=1.30,n=0.17433-473-1.36乳化液废水O2Ea=47.8，m=1.98,n=0.31433-513(0.5-1.5)P O2 5.1化学反应动力学是研究化学反应速率和反应机理的学科。它的基本任务是研究反应的速率及各种因素对反应速率的影响；探讨反应的机理，即反应物分子经历了怎样的具体途径，才变成产物分子的。化学分应动力学的发展19世纪60年代，古德堡和瓦格提出浓度对反应速率的影响规律1889年，阿仑尼乌斯提出温度对反应速率的影响规律；1916-1918年，路易斯提出简单碰撞理论；1930-1935年，艾琳、鲍兰义提出活化络合物理论；20世纪60年代，反应速率理论进入分子水平，发展成为微观反应动力学；化学反应的反应速率及速率方程：速率方程又称为动力学方程表示一个化学反应的反应速率与浓度等参数间的关系式称为微分式；表示浓度与时间等参数间的关系式，称为积分式。反应速率被定义为若某反应的计量方程：反应速率=反应量/{(反应时间)(反应区)}反应速率的单位取决于反应量、反应区和反应时间的单位。均相液相反应过程的反应区是液相反应体积，反应速率单位往往以kmol/(m3・h)表示。反应速率的测定化学方法：用化学分析或仪器分析法来测定不同时刻反应物或产物的浓度。物理方法:测量与某种反应组分浓度呈单值关系的一些物理量随时间的变化，然后折算成不同时刻的浓度值。流动法：速率方程中的比例常数k,叫做反应速率常数。它与温度有关，与浓度无关。它是各反应物均为单位浓度时的反应速率。它表示了反应的能力大小，同一温度下，对于不同反应，k越大，反应越快。质量作用定律只适用于基元反应。对于非基元反应需要分解为若干个基元反应，然后对每一个基元反应逐个应用质量作用定律。在这种情况下，若某一物质同时出现在两个或两个以上的基元反应中，则对于该物质的净消耗速率或净生成速率为这几个基元反应的总和。化学速率方程的一般形式，反应级数对于一般的化学反应：aA+bB+ +yY+zZ反应速率可表示为：七=^="1…r=k0零级反应r=k[A]一级反应r=k[A][B]二级反应，对A和B各为一级r=k[A]2[B]三级，对A为二级，对B为一级r=k[A][B]-2负一级反应r=k[A][B]i/21.5级反应r=k[A][B]/(1-[B]u)无简单级数(1)这里a、P是反应组分A、B的分级数，而n=a+P+……是反应的总级数,k是反应速率常数，反应速率系数。反应级数可以是正数、负数、分数或零，有的反应无法用简单的数字来表示级数。反应级数是由实验测定的。在速率方程中，若某一物质的浓度远远大于其他反应物的浓度，或是出现在速率方程中的催化剂浓度项，在反应过程中可以认为没有变化，可并入速率系数项，这时反应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级数反应。反应级数的大小，表示浓度对反应速率影响的程度。级数越大，反应速率受浓度影响越大。基元反应可以直接应用质量作用定律，反应分子数即为反应级数。对于非基元反应，不能对化学计量方程应用质量作用定律。也不存在反应分子数为几的问题。反应级数和反应分级数，必须由实验测定，也可通过已知机理推导。反应级数速率方程特征微分式积分式T1/2直线关系K的单位0-dcA/dt=kkt=c一cA,0 Ac-A^0-2kc—tA［浓度］•［时间］-11-dcA/dt=kcAkt=ln-^AocAln2klnc—tA［时间］-12-dcA/dt=kcA2kt=—--1-CA CA,01kcA,01 1cA［浓度］」•［时间］」3-dcA/dt=kcA3,1/J=2（c2-c2）A A,032kc2A,01——tc2A［浓度］-2•［时间］」阿仑尼乌斯方程指数形式k=Aexp{-（Ea/RT）}描述了速率随温度而变化的指数关系。A称为指前因子称为阿仑尼乌斯活化能。对数形式LnK={-（Ea/RT）}+B描述了速率系数与1/T之间的线性关系。可以根据不同温度下测定的k值，以Ink对1/T作图，从而求出活化能。定积分形式 dlnk/dT=Ea/RT2k值随T的变化率决定于Ea值的大小。从反映工程学科的需要出发，研究反应动力学的主要目的之一是寻找化学反应的速率方程，而速率方程的建立则完全在实验的基础上，目前尚不能由理论直接导出。如前所述，建立速率方程一般包括下列几个方面的工作：（1）设想各种反应机理，导出不同的速率方程（2）进行反应动力学试验，测定所需的动力学数据；（3）根据所得的实验数据对所导出的可能的速率方程进行筛选和参数估值，确定出合适的速率方程。显然，这三部分工作是互相相牵连的，必须反复地进行才能获得预期的结果。化学反应器的类型（1） 管式反应器其特征是长度远较管径为大，内部中空，不设置任何构件，多用于均相反应，例如由轻油裂解生产乙烯所用的裂解炉便属此类。（2） 塔式反应器这类反应器的高度一般为直径的的数倍以至十余倍，内部设有为了增加两相接触的构件如填料、筛板等。塔式反应器主要用于两种流体相反应过程，如气液反应和液液反应。鼓泡塔也是塔式反应器的一种，用于进行气液反应，内部不设置任何构件，气体以气泡的形式通过液层。喷雾塔也属于塔式反应器，用于气液反应，液体成雾滴状分散于空气中，情况正好与鼓泡塔相反。无论哪一种型式的塔式反应器，参与反应的两种流体可以成逆流，也可以成并流，视具体情况而定。（3） 固定床反应器其特征为填充有固定不动的固体颗粒，这些固体颗粒可以是固体催化剂，也可以是固体反应物。固定床反应器是一种被广为采用的多相催化反应器，如氨合成、甲醇合成、苯氧化以及甲苯氧化等等。（4） 硫化床反应器是一种有固体颗粒参与的反应器，与固定床反应器不同，这些固体系出于运动状态，且具有运动方向是多种多样的。一般可分为两类，一类是固体被流体带出，经分离后固体循环使用，称为循环流化床；另一类是固体在流化床反应器内运动，流体与固体颗粒所构成的床体层犹如沸腾的液体，故又称为沸腾床反应器（5） 移动床反应器这也是一种有固体颗粒参与的反应器，与固体床反应器相似，不同的地方是固体颗粒自反应器顶部连续加入，自上而下移动，由底部卸出，如固体颗粒为催化剂，则用提升装置将其输送至反应器顶部后返回反应器内，此种反应器适用于催化剂需要连续进行再生的催化反应过程和固相加工反应。（6） 滴流床反应器又称为涓流床反应器，从某种意义上来说，滴流床反应器也属于固定床反应器，用于食用固体催化剂的气液反应，如石油馏分加氢脱硫用的就是此种反应器。通常反应气体与液体自上而下成并流流动，有时也采用逆流流动操作的。（7） 釜式反应器又称反应釜或搅拌反应器。其高度一般与其直径相等或稍高，约为直径的2-3倍。釜式反应器是工业上广泛应用的反应器之一，既可以用来进行均相反应（主要是进行液相均相反应），又可用于多相反应，如气液、液固、液液及气固液等反应。许多酯化反应，硝化反应、磺化反应以及氯化反应等等，用的都是釜式反应器。在操作方式上可以是间歇或半间歇操作。间歇反应器的特点是分批装料和卸料，因此其操作条件较为灵活，可适用于不同产品和不同规格的产品生产，特别适用于多品种二批量小的化学品生产。因此，在医药、试剂、助剂、添加剂等精细化工部门中得到广泛的应用，而其他过程工业中，那些生产规模小或者反应时间长的反应也采用间歇反应器。由于间歇反应器是分批操作，其操作时间系由两部分组成：一是反应时间，即装料完毕后算起至达到要求的产品收率时所需时间；另一是辅助时间，即装料、卸料及清洗等所需时间之和。设计间歇反应器的关键就在于确定每批所需时间，其中尤以反应时间的确定最为重要，而辅助时间主要根据经验来确定。湿式氧化装置流程图1、氮气贮瓶；2、加热炉；3、反应釜；4、气-液分离器；5、控制仪反