反應(yīng)動(dòng)力學(xué)資料

幾種廢水的濕式氧化動(dòng)力學(xué)參數(shù)沸水種類氧化劑動(dòng)力學(xué)參數(shù)(kJ/mol)溫度/K氧壓力/MPa濃度/gL-1造紙黑液O2Ea=54.5-50.1，m=1,n=0433-4631.5-2.21.5乙酸空氣Ea=100.5，m=0,n=0.65448-4735-135-20苯酚O2Ea=547-44，m=1,n=0448-4830.40-0.78乙酸空氣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煤氣化廢水O2Ea=47.9，m=0,n=0.25463-5230.98-3.423甲醛廢水HO22Ea=53，m=1.30,n=0.17433-473-1.36乳化液廢水O2Ea=47.8，m=1.98,n=0.31433-513(0.5-1.5)P O2 5.1化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理的學(xué)科。它的基本任務(wù)是研究反應(yīng)的速率及各種因素對反應(yīng)速率的影響；探討反應(yīng)的機(jī)理，即反應(yīng)物分子經(jīng)歷了怎樣的具體途徑，才變成產(chǎn)物分子的?；瘜W(xué)分應(yīng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展19世紀(jì)60年代，古德堡和瓦格提出濃度對反應(yīng)速率的影響規(guī)律1889年，阿侖尼烏斯提出溫度對反應(yīng)速率的影響規(guī)律；1916-1918年，路易斯提出簡單碰撞理論；1930-1935年，艾琳、鮑蘭義提出活化絡(luò)合物理論；20世紀(jì)60年代，反應(yīng)速率理論進(jìn)入分子水平，發(fā)展成為微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及速率方程：速率方程又稱為動(dòng)力學(xué)方程表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率與濃度等參數(shù)間的關(guān)系式稱為微分式；表示濃度與時(shí)間等參數(shù)間的關(guān)系式，稱為積分式。反應(yīng)速率被定義為若某反應(yīng)的計(jì)量方程：反應(yīng)速率=反應(yīng)量/{(反應(yīng)時(shí)間)(反應(yīng)區(qū))}反應(yīng)速率的單位取決于反應(yīng)量、反應(yīng)區(qū)和反應(yīng)時(shí)間的單位。均相液相反應(yīng)過程的反應(yīng)區(qū)是液相反應(yīng)體積，反應(yīng)速率單位往往以kmol/(m3?h)表示。反應(yīng)速率的測定化學(xué)方法：用化學(xué)分析或儀器分析法來測定不同時(shí)刻反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度。物理方法:測量與某種反應(yīng)組分濃度呈單值關(guān)系的一些物理量隨時(shí)間的變化，然后折算成不同時(shí)刻的濃度值。流動(dòng)法：速率方程中的比例常數(shù)k,叫做反應(yīng)速率常數(shù)。它與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。它是各反應(yīng)物均為單位濃度時(shí)的反應(yīng)速率。它表示了反應(yīng)的能力大小，同一溫度下，對于不同反應(yīng)，k越大，反應(yīng)越快。質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)。對于非基元反應(yīng)需要分解為若干個(gè)基元反應(yīng)，然后對每一個(gè)基元反應(yīng)逐個(gè)應(yīng)用質(zhì)量作用定律。在這種情況下，若某一物質(zhì)同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)或兩個(gè)以上的基元反應(yīng)中，則對于該物質(zhì)的凈消耗速率或凈生成速率為這幾個(gè)基元反應(yīng)的總和?；瘜W(xué)速率方程的一般形式，反應(yīng)級數(shù)對于一般的化學(xué)反應(yīng)：aA+bB+ +yY+zZ反應(yīng)速率可表示為：七=^="1…r=k0零級反應(yīng)r=k[A]一級反應(yīng)r=k[A][B]二級反應(yīng)，對A和B各為一級r=k[A]2[B]三級，對A為二級，對B為一級r=k[A][B]-2負(fù)一級反應(yīng)r=k[A][B]i/21.5級反應(yīng)r=k[A][B]/(1-[B]u)無簡單級數(shù)(1)這里a、P是反應(yīng)組分A、B的分級數(shù)，而n=a+P+……是反應(yīng)的總級數(shù),k是反應(yīng)速率常數(shù)，反應(yīng)速率系數(shù)。反應(yīng)級數(shù)可以是正數(shù)、負(fù)數(shù)、分?jǐn)?shù)或零，有的反應(yīng)無法用簡單的數(shù)字來表示級數(shù)。反應(yīng)級數(shù)是由實(shí)驗(yàn)測定的。在速率方程中，若某一物質(zhì)的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他反應(yīng)物的濃度，或是出現(xiàn)在速率方程中的催化劑濃度項(xiàng)，在反應(yīng)過程中可以認(rèn)為沒有變化，可并入速率系數(shù)項(xiàng)，這時(shí)反應(yīng)總級數(shù)可相應(yīng)下降，下降后的級數(shù)稱為準(zhǔn)級數(shù)反應(yīng)。反應(yīng)級數(shù)的大小，表示濃度對反應(yīng)速率影響的程度。級數(shù)越大，反應(yīng)速率受濃度影響越大?；磻?yīng)可以直接應(yīng)用質(zhì)量作用定律，反應(yīng)分子數(shù)即為反應(yīng)級數(shù)。對于非基元反應(yīng)，不能對化學(xué)計(jì)量方程應(yīng)用質(zhì)量作用定律。也不存在反應(yīng)分子數(shù)為幾的問題。反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)分級數(shù)，必須由實(shí)驗(yàn)測定，也可通過已知機(jī)理推導(dǎo)。反應(yīng)級數(shù)速率方程特征微分式積分式T1/2直線關(guān)系K的單位0-dcA/dt=kkt=c一cA,0 Ac-A^0-2kc—tA［濃度］?［時(shí)間］-11-dcA/dt=kcAkt=ln-^AocAln2klnc—tA［時(shí)間］-12-dcA/dt=kcA2kt=—--1-CA CA,01kcA,01 1cA［濃度］」?［時(shí)間］」3-dcA/dt=kcA3,1/J=2（c2-c2）A A,032kc2A,01——tc2A［濃度］-2?［時(shí)間］」阿侖尼烏斯方程指數(shù)形式k=Aexp{-（Ea/RT）}描述了速率隨溫度而變化的指數(shù)關(guān)系。A稱為指前因子稱為阿侖尼烏斯活化能。對數(shù)形式LnK={-（Ea/RT）}+B描述了速率系數(shù)與1/T之間的線性關(guān)系。可以根據(jù)不同溫度下測定的k值，以Ink對1/T作圖，從而求出活化能。定積分形式 dlnk/dT=Ea/RT2k值隨T的變化率決定于Ea值的大小。從反映工程學(xué)科的需要出發(fā)，研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的主要目的之一是尋找化學(xué)反應(yīng)的速率方程，而速率方程的建立則完全在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，目前尚不能由理論直接導(dǎo)出。如前所述，建立速率方程一般包括下列幾個(gè)方面的工作：（1）設(shè)想各種反應(yīng)機(jī)理，導(dǎo)出不同的速率方程（2）進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，測定所需的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)；（3）根據(jù)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所導(dǎo)出的可能的速率方程進(jìn)行篩選和參數(shù)估值，確定出合適的速率方程。顯然，這三部分工作是互相相牽連的，必須反復(fù)地進(jìn)行才能獲得預(yù)期的結(jié)果?；瘜W(xué)反應(yīng)器的類型（1） 管式反應(yīng)器其特征是長度遠(yuǎn)較管徑為大，內(nèi)部中空，不設(shè)置任何構(gòu)件，多用于均相反應(yīng)，例如由輕油裂解生產(chǎn)乙烯所用的裂解爐便屬此類。（2） 塔式反應(yīng)器這類反應(yīng)器的高度一般為直徑的的數(shù)倍以至十余倍，內(nèi)部設(shè)有為了增加兩相接觸的構(gòu)件如填料、篩板等。塔式反應(yīng)器主要用于兩種流體相反應(yīng)過程，如氣液反應(yīng)和液液反應(yīng)。鼓泡塔也是塔式反應(yīng)器的一種，用于進(jìn)行氣液反應(yīng)，內(nèi)部不設(shè)置任何構(gòu)件，氣體以氣泡的形式通過液層。噴霧塔也屬于塔式反應(yīng)器，用于氣液反應(yīng)，液體成霧滴狀分散于空氣中，情況正好與鼓泡塔相反。無論哪一種型式的塔式反應(yīng)器，參與反應(yīng)的兩種流體可以成逆流，也可以成并流，視具體情況而定。（3） 固定床反應(yīng)器其特征為填充有固定不動(dòng)的固體顆粒，這些固體顆?？梢允枪腆w催化劑，也可以是固體反應(yīng)物。固定床反應(yīng)器是一種被廣為采用的多相催化反應(yīng)器，如氨合成、甲醇合成、苯氧化以及甲苯氧化等等。（4） 硫化床反應(yīng)器是一種有固體顆粒參與的反應(yīng)器，與固定床反應(yīng)器不同，這些固體系出于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且具有運(yùn)動(dòng)方向是多種多樣的。一般可分為兩類，一類是固體被流體帶出，經(jīng)分離后固體循環(huán)使用，稱為循環(huán)流化床；另一類是固體在流化床反應(yīng)器內(nèi)運(yùn)動(dòng)，流體與固體顆粒所構(gòu)成的床體層猶如沸騰的液體，故又稱為沸騰床反應(yīng)器（5） 移動(dòng)床反應(yīng)器這也是一種有固體顆粒參與的反應(yīng)器，與固體床反應(yīng)器相似，不同的地方是固體顆粒自反應(yīng)器頂部連續(xù)加入，自上而下移動(dòng)，由底部卸出，如固體顆粒為催化劑，則用提升裝置將其輸送至反應(yīng)器頂部后返回反應(yīng)器內(nèi)，此種反應(yīng)器適用于催化劑需要連續(xù)進(jìn)行再生的催化反應(yīng)過程和固相加工反應(yīng)。（6） 滴流床反應(yīng)器又稱為涓流床反應(yīng)器，從某種意義上來說，滴流床反應(yīng)器也屬于固定床反應(yīng)器，用于食用固體催化劑的氣液反應(yīng)，如石油餾分加氫脫硫用的就是此種反應(yīng)器。通常反應(yīng)氣體與液體自上而下成并流流動(dòng)，有時(shí)也采用逆流流動(dòng)操作的。（7） 釜式反應(yīng)器又稱反應(yīng)釜或攪拌反應(yīng)器。其高度一般與其直徑相等或稍高，約為直徑的2-3倍。釜式反應(yīng)器是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的反應(yīng)器之一，既可以用來進(jìn)行均相反應(yīng)（主要是進(jìn)行液相均相反應(yīng)），又可用于多相反應(yīng)，如氣液、液固、液液及氣固液等反應(yīng)。許多酯化反應(yīng)，硝化反應(yīng)、磺化反應(yīng)以及氯化反應(yīng)等等，用的都是釜式反應(yīng)器。在操作方式上可以是間歇或半間歇操作。間歇反應(yīng)器的特點(diǎn)是分批裝料和卸料，因此其操作條件較為靈活，可適用于不同產(chǎn)品和不同規(guī)格的產(chǎn)品生產(chǎn)，特別適用于多品種二批量小的化學(xué)品生產(chǎn)。因此，在醫(yī)藥、試劑、助劑、添加劑等精細(xì)化工部門中得到廣泛的應(yīng)用，而其他過程工業(yè)中，那些生產(chǎn)規(guī)模小或者反應(yīng)時(shí)間長的反應(yīng)也采用間歇反應(yīng)器。由于間歇反應(yīng)器是分批操作，其操作時(shí)間系由兩部分組成：一是反應(yīng)時(shí)間，即裝料完畢后算起至達(dá)到要求的產(chǎn)品收率時(shí)所需時(shí)間；另一是輔助時(shí)間，即裝料、卸料及清洗等所需時(shí)間之和。設(shè)計(jì)間歇反應(yīng)器的關(guān)鍵就在于確定每批所需時(shí)間，其中尤以反應(yīng)時(shí)間的確定最為重要，而輔助時(shí)間主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。濕式氧化裝置流程圖1、氮?dú)赓A瓶；2、加熱爐；3、反應(yīng)釜；4、氣-液分離器；5、控制儀反