《化学反应工程 Chemical Reaction Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 气-固相催化反应本征动力学

三、化学膨胀因子 在恒温恒压下进行 D,A+UB=UL+oM [(U2+U)-(n+U) n+(-△Mn1)64=n3+n10x14=n(1+-0x16) Pv RT V=V0(1+0x64) V=Vo(+EAX) a Expansion ratio 膨胀率 V0(1+8AxA) 10(1-x) 等容条件下:δ=0,0V%(1-x)

三、化学膨胀因子 在恒温恒压下进行     A B L M A B L M + = + ( ) ( ) 1 A L M A B A       = + − +     PV n RT = 0 0 n V n V = 0 0 0 (1 ) A A A n V V x n = +  0 0 0 0 0 0 ( ) (1 ) A A A A A A A A n n n n n n x n x n = + − = + = +    0 A (1 ) V V x = +  A Expansion ratio 膨胀率 0 A 0 A A n n   ＝ 0 0 A (1 ) (1 ) A A A A A n n x C V V x − = = +  0 0 0 1 1 A A A A A A n n x C =C x V V − = = − ( ) 0 ( ) 等容条件下：  A A ＝0， ＝ 1 L M B A A A A        = ＋ －－

1-3多重反应系统中独立反应数的确定 Simple and complex reaction system 单一反应( single react) 简单反应体系一个参数即可决定组成 多重反应( multiple react) 复杂反应体系需要多个参数 所需的参数个数=独立反应数 独立反应是不能由其他反应线性组合而得到的反应。 例: CH4+H2O→>CO+3H2 CH4+2H2O→CO2+4H2 CO+H2O→>CO2+H2

1－3多重反应系统中独立反应数的确定 • Simple and complex reaction system • 单一反应(single react.) 简单反应体系一个参数即可决定组成 • 多重反应(multiple react.) 复杂反应体系需要多个参数 • 所需的参数个数 = 独立反应数。 • 独立反应是不能由其他反应线性组合而得到的反应。 • 例： CH4 + H2O → CO + 3H2 CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 CO + H2O → CO2 + H2

1-3多重反应系统中独立反应数的确定 求反应体系中独立反应的一般方法有: ·①观察法。适用于反应数较少的体系 ·②计量系数矩阵法 ·③3原子矩阵法 例 CH4+H2O→>CO+3H2 CH4+2H2O→CO2+4H2 CO+H2O→>CO2+H2 可以看出,(1)+(3)=(2)

1－3多重反应系统中独立反应数的确定 • 求反应体系中独立反应的一般方法有: • ① 观察法。适用于反应数较少的体系 • ② 计量系数矩阵法 • ③ 原子矩阵法 • 例： CH4 + H2O → CO + 3H2 CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 CO + H2O → CO2 + H2 可以看出，（1）＋（3）＝（2）

②计量系数矩阵法 写成矩阵 CH4 1-1103H2O 1-2014‖CO 0-1-11 CO 1-1103 00000 秩k=2,有两个独立反应: -CH4-H2o+Co 3H2=0 HO-Co+CO+H=0

② 计量系数矩阵法 • 写成矩阵               =                           − − − − − − 0 0 0 H CO CO H O CH 0 1 1 1 1 1 2 0 1 4 1 1 1 0 3 2 2 2 4            − − − − − − 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 3           − − − − 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 3 秩k=2, 有两个独立反应： -CH4 -H2O + CO + 3H2 =0 -H2O – CO + CO 2 + H2 =0

③原子矩阵法 体系含有CO,H2QO,H2,CH,CO2,N2等6个组分,其原子矩阵为 H。CO,HON,CH,CO 02 40 2000 2 0002 0 HCoN 00 00 行初等变换后: H,, CO2, H, O, N,, CH4, CO 10004 010011 HC CO 0010-2-10>H,O 000 00)N→N 于是获得: CH 4Hb +CO,-2HO CO= H2 + Co2-H2O ①选择关键组分:所选择的CH4和CO排在矩阵的最后两列 ②非关键组分应包括所有元素

③ 原子矩阵法 体系含有CO, H2O, H2 , CH4 , CO2 , N2等6个组分, 其原子矩阵为 行初等变换后： 2 2 2 2 1 0 0 0 4 1 H H 0 1 0 0 1 1 C CO 0 0 1 0 2 1 O H O 0 0 0 1 0 0 N N - -   →     →   →     →   N O C H 0 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 2 0 2 0 4 0 H2 CO2 H2 O N2 CH4 CO                j i = H ,CO ,H O,N ,CH ,CO 2 2 2 2 4 于是获得： CH4 = 4H2 + CO2 - 2H2O CO = H2 + CO 2 - H2O ① 选择关键组分：所选择的CH4和CO排在矩阵的最后两列。 ② 非关键组分应包括所有元素