2、等温、恒容、单一反应动力学方程式
单一反应是指用一个化学反应式和一个动力学方 程式便能代表的反应。
为简化起见，只研究、等 温、恒容、单一反应动力 学
不可逆反应 一级不可逆反应 二级不可逆反应
rA

1 V
dnA dt
恒容 dCA dt
恒温
kCA CB
可逆反应 一级可逆反应 二级可逆反应
第二节 均相反应动力学
均相反应是指在均一的液相或气相中进行的反应
均相反应动力学内容：研究化学反应本身的速度 规律，即物料的浓度，温度，催化剂等因素对化 学反应速度的影响。 即Rp~(C,T,Cats)
均相反应动力学没有考虑到物理因素的影响，仅 研究化学反应内在规律
1、 反应速率
定义：对均相反应而言，反应速率可定义为单位 时间，单位反应体积中所生成（消失）的某组分 的摩尔数。 即
反应的可逆性
可逆反应、不 可逆反应
单分子、双分 反应热效应
反应分子数 子、三分子
反应
放热反应、吸 热反应
（2） 按反应物料的相态分类
均相反应 非均相反应
催化反应 非催化反应
催化反应
非催化反应
气相反应、液相反应
液-液相、气-液相、液 -固相、气、固相
气-固相、固相、气-液 -固相
（3） 按反应过程进行的条件分类
釜式、塔式 釜式、塔式 固定床、流化床、移动
床 釜式、塔式
回转筒式 固定床、流化床
（2） 按反应器的结构型式分类
结构型式
适用的相态
反应釜（包括 液相、气-液相、液-液
多釜串联）
相、液-固相
管式
气相、液相
鼓泡塔 固定床
流化床 回转筒式 喷雾式
气-液相、气-液-固（催 化剂）相
气-固（催化或非催化） 相
间歇反应器
间歇反应器特点：
1、反应物料一次加入， 产物一次取出。 2、非稳态操作，反应 器内浓度、温度随反应 时间连续变化。 3、同一瞬时，反应器 内各点温度相同、浓度 相同。 C 0
t
连续反应器
反应物A 反应物B
连续反应器特点：
1、反应物料连续加 入，反应产物连续 引出。 生成物R 2、稳态操作，反应 器内任一点的组成 不随时间改变。C 0
2、所有物料质点在反应器中的停留时间都相同。
2、反应器内物料浓度沿着流动方向改变，故反应 速率随空间位置改变，即反应速率的变化只限于 反应器的轴向。
理想混合流反应器
反应物A 反应物B
理想混合流反应器特点：
生成物R
1. 物料连续以恒定的流速 流入、流出反应器，稳态 操作。 2. 反应器内各空间位置温 度、浓度均一。 3. 反应器内浓度、温度 与出口处浓度、温度相同。
操作方式 温度条件
间歇反应、半连续反应、连续反应
等温反应、绝热反应、非绝热变温 反应
2、反应器的分类
（1） 按物料相态分类的反应器种类 （2） 按反应器的结构型式分类 （3） 按操作方式分类
（1） 按物料相态分类的反应器种类
反应器种类
均相
气相 液相
非均 相
气-液相 液-液相 气-固相 液-固相 固-固相 气-液-固
1 dni ri =+ V dt
＋：表示i组分的生成速率 －：表示i 组分的消失速率
对反应： aA + Bb 各组分的反应速率：
lL + mM
rA=
1 V
dnA dt
rL =
1 V
dnL dt
rB =
1 V
dnB dt
rM=
1 V
dnM dt
它们之间：
rA
a
= —rB = —rl
bl
= —mrm
气-固（催化或非催化） 相，特别是催化剂很 快失活的反应
气-固相、固-固相
气相、高速反应的液相
பைடு நூலகம்
应用举例
苯的硝化、氯乙烯聚合、高压聚乙烯、 顺丁橡胶聚合等
清油裂解、甲基丁炔醇合成、高压聚乙 烯等
变换气的碳化、苯的烷基化、二甲苯氧 化、乙烯基乙炔合成等
二氧化硫氧化、氨合成、乙炔法制氯乙 烯、乙苯脱氢、半水煤气生产等
相
反应特性
无相界面， 反应速率只与 温度或浓度有
关
反应类型举例
燃烧、裂解等 中和、酯化、水解等
有相界面， 实际 反应速 率与相 界面 大小及相 间 扩散速率有关
氧化、氯化、加氢等 磺化、硝化、烷基化等 燃烧、还原、固相催化等
还原、离子交换等 水泥制造等
加氢裂解、加氢脱氢等
适用设备的结构形式
管式 釜式
幂函数形式：rA = -
1 V
nd A
dt
=
kCAα
1
CBα
2
k: 反应速率常数 α1，α2：实验测定常数
总级数 n=α1+α2
对基元反应： α1=a α2=b
复杂反应： n需实验测定
k遵循Arrehnies方程:
k = A0e-E/RT lnk =lnA0 – E/RT dlnk/dT = E/RT2
t
半连续反应器
B
A
半连续反应器特点：
1、某些反应物料一次
加入，其余物料连续加
入，或者将某种产物连
续取出。
C
2、非稳态操作。 t

0
3、连续流动反应器内流体流动的两种理想形态
平推流反应器 理想混合流反应器
平推流反应器
反应物A 反应物B
活塞流反应器
生成物R
平推流反应器特点：
1、在稳态操作时，在反应器的每个截面上，物料 浓度不随时间变化。
第一节 化学反应和反应器分类
1、 化学反应的分类 2、 反应器的分类 3、 连续流动反应器内流体流动的两种理想形态
1、 化学反应的分类
（1） 按化学反应的特性分类 （2） 按反应物料的相态分类 （3） 按反应过程进行的条件分类
（1） 按化学反应的特性分类
反应机理
简单反应、复 杂反应
反应级数
一级、二级、 三级、零级、 分数级反应
2.1 一级不可逆方程
A
S
rA=
1 dnA 恒容 V dt
(1) E , d ln K / dT 反应对T敏感
(2) T (低温) , d ln K / dT
所以，T对K的影响在低温下更敏感
k1 对反应A
k2 k1 = k0e- E1/RT
P k2 = k0e- E2/RT
若 E1>E2 T 有利于A
P
若 E1<E2 T 有利于P
A
(3)、k的单位随n而变化 0级 mol/l.s 1级 s-1 2级 1/mol.s
硫铁矿焙烧、萘氧化制苯酐、石油催化 裂化、乙烯氧氯化制二氯乙烷、丙烯 氨氧化制丙烯腈等
水泥制造等
氯化氢合成、天然气裂解制乙炔
反应釜
夹套式蒸汽加热反应釜
内外盘管式加热不锈钢反应釜 管式反应器
鼓泡塔反应器
固定床反应器
固定床反应器
厌氧流化床反应器
（3） 按操作方式分类
间歇反应器 连续反应器 半连续反应器