1、“化学反应工程”总结 1一、 绪论1 研究对象是工业反应过程或工业反应器研究目的是实现工业反应过程的优化2 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件3 优化指标技术指标：反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念4 工程思维方法二、化学反应动力学1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断2. 化学反应速率的工程表示 )(区区3. 工业反应动力学规律可表示为： )(TfCfriia) 浓度效应n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程度。b) 温度效应E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。已知两个温度下的反应速率常数 k，可以按下式计算活化能 E：
2、2112ln()kRTEcal/mol，j/mol TKR = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K反应器型式操作方式操作条件工程因素TC反应结果 r，工程问题 动力学问题“化学反应工程”总结 2三、PFR 与 CSTR 基本方程1. 理想间歇： AfAfxcR rdcrdvVt 00 )()(02. 理想PFR： AfAfxcp 00 )()(03. CSTR： 0AARp rrvV4. 图解法四、简单反应的计算n=1,0,2 级反应特征 0(1)AAcx浓度、转化率、反应时间关系式PFRCSTR，CSTRPFR基本关系式 PFR（间歇） CSTR00()AfcRpV
3、dvr 0()ARmcVvrn=0 0Apcxk0Apcxkn=11lnpAx0Amkcn=2 0pAkc 02A0 xAf xA/c A0 “化学反应工程”总结 3五、可逆反应 A P )()( 02121 APAA CkCkr )(Ae021xkAeAexCkK1021温度效应：浓度效应：0)(Ar )1(ln02AeqxkRET)(dTrA )x(kElAopt 102PFR积分式CSTR：由基本方程导出k1k2AeAexCtklnln)(021123TxAT“化学反应工程”总结 4 六、平行反应A， 21nAnSPCkrAfAfpdCf000()ACpPpfAAr dd温度效应：温度升
4、高有利于活化能大的反应浓度效应：浓度升高有利于级数大的反应计算： 由基本方程PFR、CSTR推出反应器选型与组合优化：各种情况分析。 C A曲线对应面积=C PX A曲线对应面积 =CP/CA0最优加料方式：p193-194平行反应P 11mBnApCkrA+BS 22nsk1k2P（主反应）S（副反应）“化学反应工程”总结 5七、串联反应A P SACkr1)(2PS温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）浓度效应：凡是使 增大的因素对串连反应选择率总是APC/不利的。串联反应的计算PFR CSTR物料衡算 tkAeC10)e(tktP2112区SPA0串联反应的最优反应时间、转
5、化率与最大收率PFR CSTR 12lnkopt 21koptoptoptex optoptx112)(0max,axkApc 2120max,ax )(kcAk1 k2“化学反应工程”总结 6八、自催化反应AP PPACkr)(200PTopt 0TAPAPTCktC/ln0九、变分子反应空速SV的物理意义与因次膨胀率的定义 01AxAV膨胀因子的物理含义 absp)()(变分子反应中停留时间t与空时的大小关系反应器组合优化“化学反应工程”总结 7十、循环反应器的计算 0vRCAfA1AfCrdRvV1)()(0十一、返混1. 不同年龄的物料相互之间的混合返混（CSTR）相同年龄的物料相互之
6、间的混合混合（间歇反应器）2. 返混的起因：空间上的反向流动不均匀的速度分布3. 返混的结果：反应器内的浓度变化（ ）PAC4. 改善措施：分割横向分割和纵向分割5. 和 含义 )(tftF6. 数学期望 与方差 无因次方差2t2tt7. CSTR tetf1)( tetF1)(12PFR 和tft028. 固相反应的计算dtfcAA)(00tfx9. 微观混合对反应结果的影响(1) 大于一级的反应，上凹曲线，不利(2) 小于一级的反应，下凹曲线，有“化学反应工程”总结 8利(3) 一级反应的情况，线性关系，无关十二、外部传递过程与内部传递过程内 容 外 部 传 递 过 程 内 部 传 递 过
7、 程与反应的关系 串 连 过 程 串-并 连 过 程传 递 准 数 bAgncakD,esAnPcDkR,浓度、 温度关 系 )(,放 热 反 应bes PesATc )(,放 热 反 应esis esPisiAT效 率 因 子 nnbADakcR)1(,1当 n=1 时，1nesAkcR,2当 n=1 时 )1(32th计 算 方 法 当5, 外部传a1递阻力起控制作用。准数 判AbgckRD1断。当准数 ，外.0部阻力影响消除。当 1, ，2当 时， 内部53阻力影响严重。用实验准数来判断。当AbePcDRr22准数 ，内部传递阻力1无影响；当准数 ，15内部传递阻力严重。判别方法实 验
8、方 法 SV 不变，改变气速或转速，测定反应速率的变化。保持实验条件不变，改变催化剂颗粒直径 ，Pd测定反应速率的变化。“化学反应工程”总结 9表观动力学 法molkJEn)124(,说明外部传递阻力起控制作用。 21EEnD说明内部传递阻力影响严重。温 度 状 态 ,(1)esbAesadbTcmax10T改 变 措 施 增大操作线速度 1ReDakgu 2dp双孔结构，扩孔措施等。绝热温升 ,()AbadPHcT十三、工程思维方法 3121ReScASh工程因素返混外扩散内扩散T反应场所C反应结果 r，工程问题 动力学问题“化学反应工程”总结 10十二、热量传递与反应器的热稳定性1. 定态条件 热稳定条件 rgQgrssdQT2. 放热曲线与移热曲线，影响因素。多态A、B、C 点的稳定性3. 临界着火状态与临界着火温度 Tig4. 临界熄火状态与临界熄火温度 TexbTQTigsi1 2ex seT34“化学反应工程”总结 115. 最大允许温差 ERTTc2max)(
