0616化学反应工程知识点

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化学反应工程的基本原理讲解

化学反应工程的基本原理讲解

化学反应工程的基本原理讲解在我们的日常生活和工业生产中,化学反应无处不在。

从厨房里的食物烹饪,到工厂里大规模的化工生产,化学反应都在发挥着关键作用。

而化学反应工程就是研究这些反应如何在工业规模上进行,以实现高效、安全和经济的生产。

化学反应工程的核心在于理解和控制化学反应的速率和选择性。

让我们先来谈谈反应速率。

反应速率简单来说,就是化学反应进行的快慢。

它可以用单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量来表示。

比如说,在一个合成氨的反应中,如果我们能知道每秒钟有多少氮气和氢气转化成了氨气,这就是反应速率。

影响反应速率的因素有很多。

首先是反应物的浓度。

一般来说,反应物浓度越高,分子之间碰撞的机会就越多,反应速率也就越快。

就像在拥挤的人群中,两个人相遇的机会会比在空旷的地方大得多。

温度也是一个重要因素。

温度升高,分子的运动速度加快,能量增加,更容易发生有效碰撞,从而加快反应速率。

就好像把一群人变得更加活跃,他们之间交流和互动的频率也会提高。

催化剂在化学反应中也起着至关重要的作用。

催化剂能够降低反应的活化能,使反应更容易进行,而自身在反应前后的质量和化学性质不变。

比如说汽车尾气处理中的催化转化器,它能让有害气体在催化剂的作用下转化为无害物质,减少对环境的污染。

接下来我们聊聊反应选择性。

反应选择性指的是在一个复杂的反应体系中,我们希望得到的产物占总产物的比例。

在实际的化学反应中,往往会同时发生多个反应,生成多种产物。

而我们的目标是尽可能让主要反应发生,减少副反应的发生,以提高目标产物的收率和纯度。

为了实现良好的反应选择性,我们需要对反应条件进行精确控制。

比如在一个有机合成反应中,通过调整反应温度、压力、溶剂等条件,可以改变反应的路径和产物分布。

此外,选择合适的催化剂也能显著提高反应的选择性。

在化学反应工程中,还需要考虑反应器的类型和设计。

不同的反应需要不同类型的反应器来实现最佳的反应效果。

常见的反应器类型有间歇式反应器、连续式反应器和半连续式反应器。

(完整word版)化学反应工程学知识点总结

(完整word版)化学反应工程学知识点总结

第一章1、过程工业:以物质转化为核心2、装置与产品制造工业:以物件的加工和组装为核心3、化工过程:原料获取(预处理)、化学反应过程、产品分离和提纯4、本科目研究的对象:以工业规模进行化学反应过程,目的:实现工业反应过程的优化5、实现工业反应过程的优化分两类:设计优化、操作优化6、反应过程优化的技术指标:反应速率、反应选择率、反应收率、能量消耗7、决策变量:结构变量、操作方式、工艺条件(结构变量:反应器类型,单相:均相管式反应器和均相釜式反应器,两相,:固定床反应器,液化床,气液相反应器,三相:)(操作方式:间歇、连续、半连续,加料方式:一次性、分批加料、分段加料)8、化学反应工程研究的内容:1化学反应过程(容积、表面反应过程)1、物理传递过程(反混合不均匀性、传质过程、传热过程)9、研究方法(数学模型法):数学表达式即动力学方程式(一反)、物料、热量、动量衡算式(三传)、参数计算式10、数学模型法基本特征:过程分解、过程简化第二章1、化学反应动力学是研究化学反应速率和机理的科学2、本征动力学(微观):排除物理过程,表观动力学(宏观):包含物理过程3、反应速率定义:反应量/(反应时间)(反应区)4、均相前提:分子尺度上混合均匀、特征:无物理过程5、复杂反应(可逆反应、自催化反应、平行反应、串联反应)6、固体催化剂的组成及活化:特点:活性、选择性、稳定性,组成:活性成分、载体、助催化剂,活化:还原。

7、化学反应过程分为:容积反应过程、表面反应过程8、气固相催化反应过程包括:(内、外)扩散过程、表面反应过程9、吸附模型:理想吸附模型、真实吸附模型10、反应级数的工程意义是:表示反应速率对于反应物浓度变化的敏感程度11、气液非均相反应过程的反应区取法分为:选用液相体积、选用反应器体积12、在包含物理过程影响下测得的反应速率称为表观反应速率。

13、物理传质过程与化学反应过程串联时,通常是慢一步速率的决定表现反应速率(过程速率的控制步骤)14、均相反应动力学是研究反应在同一项中进行的规律性.15、工程上实际的均相反应应满足两个条件:反应系统可以成为均相、预混合过程的时间远小于反应时间吸附分为物理、化学吸附16、化学吸附可分为:活化化学吸附、非活化化学吸附17、化学反应速率特征可以概括地表示为反应速率的浓度效应、温度效应18、基本的物理过程有:返混、传质、传热19、气固相催化反应是指气体在固体催化剂上进行的催化反应第三章1、反应器设计的基本内容:选择合适的反应器类型、确定最佳工艺条件、计算反应器体积2、反应器设计的基本方程包括反应动力学方程式、物料衡算方程式、热量衡算方程式、动量衡算方程式3、物料衡算和反应速率式式描述反应器性能的两个最基本的方程式4、辅助时间是指装料、升温、降温、卸料、清洗时间的总和5、反应后期转化问题的严重程度顺序是:二级>一级>零级6、反应物同时进行两个或两个以上的反应成为平行反应7、平行反应选择率的温度效应是:高温度有利于活化能高的反应8、串联反应:反应物能进一步反应生成其他副产物的反应9、间歇反应器的反应体积是指反应物在反应器中所占的体积第四章1、反应前后物料浓度变化不明显:衡容反应系统2、表征反应前后分子数变化程度的方法的有:膨胀率发、膨胀因子法3、膨胀率¢的定义是指反应组分全部转化后系统体积变化的分率第五章1、全混流:釜式反应器中,一边连续加料、另一边连续出料2、返混:停留时间不同物料的混合3、造成返混的原因:设备中存在不同尺度的环流、不均匀的速度分布4、限制返混的主要措施:分割(横向、纵向)5、连续釜反应器特点:反应物料浓度降低至出料水平,降低了反应速度6、返混是连续化反应时伴生的现象,原因是空间的反向运动和不均匀速度分布第六章1、混合现象:宏观、微观混合2示踪物的输入方法有阶跃注入法、脉冲注入法、周期注入法3、连续反应过程的考察方法:以反应器、反应物料为对象的的考察方法4、非理想流动模型分为:数学模型方法、扩散模型(适合于返混程度较小的非理想流动模型)、多级全混流模型。

化学反应工程知识点~讲义

化学反应工程知识点~讲义

知识点1.绪论一、主要讲解内容介绍化学反应工程相关的基本知识,包括化学反应工程的定义、化学反应工程学科的发展、化学反应工程的任务、化学反应工程和其他学科的关系。

二、学习要求本章要求学生能够掌握化学反应工程的定义,明确化学反应工程的任务。

三、视频(已录制完成)四、讲义1.1化学反应工程的定义在工业规模上开发和应用化学反应的工程活动。

1.2化学反应工程学科的发展自然界的物质的运动或变化过程由物理或化学的两类,物理过程不牵涉化学反应,但化学过程却总是与物理因素有着紧密联系。

所以化学反应过程是物理与化学两类因素综合体。

远溯古代,陶瓷制作、酿酒等工艺,但直到本世纪五十年代一直还未形成一门专门研究的独立学科,到1957年举行的第一次欧洲反应工程会议上确立了这一学科的名称。

1.3 化学反应工程的任务化学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的科学,既以化学反应作为研究对象,又以工程问题为研究对象,把二者结合起来的学科体系。

其主要任务包括:分析化学反应的特点、确定合适的反应条件;选择合适的反应器并对其进行最优化设计;对反应器进行最优操作和控制。

1.4 化学反应工程和其他学科的关系a. 数学,微积分、方程的解析求解和数值求解、极值问题等,均是化学反应工程问题求解的基础。

b. 反应动力学:专门阐明学反应速率与各项物理因素(如温度、压力、催化剂等)之间的定量关系。

为实现某一反应,要选定合易的条件及反应器的结构型式、尺寸和处理能力等,这些都依赖于对反应动力学特性的认识。

c. 化工热力学:确定物系的各种物性常数(热容、研所引资、反应热等),看化学反应是否能进行及其反应程度。

为化学反应工程提供反应热、反应平衡常数等基础数据。

d. 催化作用e. 传递工程和流体力学:装置中有动量、热量、质量传递(三传),当规模放大时,出现放大效应。

“三传一反”是三传和反应动力学。

五、小结本章介绍了化学反应工程的定义、学科的发展、任务极其与数学、化工热力学、催化作用及传递工程等学科之间的密切关系。

化学反应工程知识点梳理

化学反应工程知识点梳理

化学反应工程知识点梳理第一章化学反应工程简介化学反应工程是研究化学反应和工程问题的科学动量传递、热量传递、质量传递及化学动力学,可概括为“三传一反”--第三个里程碑。

第二章均相反应动力学反应进度:转化率:膨胀因子:不可逆反应A(-)-()()AAdnrVdt==(由于反应而消耗的的摩尔数)单位反应区域单位时间RSBARSBAαααα+=+1()AAdnrV dt-=-dtdnVr SS1=PPPRRRBBBAAAnnnnnnnnααααξ0-=-=-=-=K KKKn nxn-==某反应物的转化量该反应物的起始量KiKKiixnnxαα=0000KK K K Kn n n nn n n xδ--==-00()KK Kn nn y xδ-=KKKKiKKiiKKKiii xyxyyyxyxyy1)1(1)1(δααδ+-=+-=000(1)(1)(1)(1)A AA AA AA A A A A An xn xC CV V y x y xδδ--===++()A A Br kC Cαβ-=()C Pk RT kαβ+=ERTk k e-=RTEkk-=lnlnSBASBAααα→+bBaAAACkCdtdCr=-=-)(⎰=0AACC bBaAACCdCkt均相催化反应 CC 为催化剂浓度自催化反应A + C → 2C + R …串联反应总收率瞬时收率得率yield总选择性 目的产物P 所生成的摩尔数与副产物S 生成的摩尔数之比,用S0表示:平行反应串联反应()()AA C A dC r kC C dt-=-=CA A A C kCdt dCr =-=-)(A + B P R+S 00PP P A A n n n n -Φ=-/()/p P P A A A r dC dt dC P A r dC dt dC φ====---单位时间内生成的摩尔数单位时间内消耗的摩尔数00/)(A P P P n n n X -=000PP S S n n S n n -=-αA2A αS S (副)αA1A αP P (主),11A A r k C -=(),22A A r k C -=(),1,212()()AA A A A dC r r r k k C dt-=-+-=+=()()A A P A A p P P C k r dt dC r 11,1,1,)(αααα-=--==AA S S S C k dt dC r 22,αα-==tk k A A eC C )(021+-=A P S (均为一级反应)k 1k 2P A P P C k C k dt dC r 21-==PSS C k dt dC r 2==第三章 理想均相反应器 间歇反应器(BSTR)反应时间实际操作时间(operating time)= 反应时间(t) + 辅助时间auxiliary time (t') 反应体积V 是指反应物料在反应器中所占的体积 V = v0 (t + t')为装料系数(the volume charge coefficient),通常在0.4~0.85平推流反应器PFR 空时全混流反应器(CSTR)绝热操作恒容间歇反应器的设计式为:变温平推流反应器⎰⎰--=-=A A A C C A Ax A A A r dC r dx C t 0)()(00等容过程,液相反应 VV ϕ=实际实际的反应器体积为:0V v τ==反应器的容积进料的体积流量0R V dV t v ==⎰反应器中物料反应期的容积的体积流量000()()A A A AA A C C C x V v r r τ-===--0()A A A x V F r =-005000024R R R F v C M ==⨯00000000()(1)A A A A A A x x x A AA A A A E nx x x n n A ART A A dx dx dx t C C C r kC k e C x -===--⎰⎰⎰1001()A A x A A n xA t I x dx k C -=⎰20()()4A A A P A F dx r dV r D dl π=-=-20()4A A A dx D r dl F π-=00000()A x A A A A A dx V V F r v C C τ===-⎰化学反应工程研究的目的是实现工业化学反应过程的优化 全混流平推流多级CSTR 串联的优化对于一级不可逆反应应有PFR: 同间歇釜CSTR:全混流反应器的热衡算方程第四章 非理想流动 停留时间分布()⎰-==A x AAA B A B r dx C t F V 000BR : ()⎰-==Ax A AA P A P r dxCF V 000τPF R: ()000m m A A A A V x F C r τ-==-CST R: 112100010200...(1)(1)(1)Am Am A A A R A A A A A A Am x x x x x V v C kC x kC x kC x -⎛⎫---=+++ ⎪---⎝⎭0121110(1,2,.....1)(1)1Ai RAi Ai Ai v x V i m x k x x -+⎡⎤-∂=-==-⎢⎥∂--⎣⎦11111Ai Ai Ai Ai Ai Ai x xx x x x -++--=--221max 1max 02()k k k P P A C k X C k -==max max 1202211[(/)1]P P A C X C k k ==+1212ln(/)opt k k k k τ=-121opt k k τ=)()1())((0000Pm P P r A c v UAT T c v UA T c v H r V ρρρ+-+=∆--)()1(000P m P r c v UAT T c v UAT Q ρρ+-+= (){}E t P t residence time t t ∆=<<+停留时间分布函数 (){}=<F t P residence time t方差PFRCSTR最大层流流动 轴向扩散模型 0()()d t F t E t t=⎰22222()()()()()()t t t E t dtt t E t dt t E t dt tE t dtσ∞∞∞∞-==-=-⎰⎰⎰⎰0 t t () t t 0 t t E t <⎧⎪=∞=⎨⎪>⎩2220()()()0t t t E t dt t t σ∞=-=-=⎰0 t t () 1 t tF t <⎧=⎨≥⎩()11()t tt tF t e E t et---=-=222 1.0ttθσσ==22()()[2()]r r F t R R =-222/222()2()(1)212()(1)Z t uL E z z Pe tE Ee uL uL e Pe Peθσσ--==--=--。

化学反应工程知识点梳理

化学反应工程知识点梳理

化学反应工程知识点梳理第一章化学反应工程简介化学反应工程是研究化学反应和工程问题的科学动量传递、热量传递、质量传递及化学动力学,可概括为“三传一反”--第三个里程碑。

第二章均相反应动力学反应进度:转化率:膨胀因子:不可逆反应RSBARSBAαααα+=+PPPRRRBBBAAAnnnnnnnnααααξ0-=-=-=-=K KKKn nxn-==某反应物的转化量该反应物的起始量串联反应总收率瞬时收率 得率yield总选择性 目的产物P所生成的摩尔数与副产物S 生成的摩尔数之比,用S0表示:串联反应A +B P R+SαA2A αS S (副)αA1A P P (主)第三章 理想均相反应器 间歇反应器(BSTR)反应时间实际操作时间(operating time)= 反应时间(t) + 辅助时间auxiliary time (t')反应体积V 是指反应物料在反应器中所占的体积 V = v0 (t + t')为装料系数(the volume charge coefficient),通常在0.4~0.85平推流反应器PFR 空时全混流反应器(CSTR)V V ϕ=实际实际的反应器体积为: 0V v τ==反应器的容积进料的体积流量0R V dV t v==⎰反应器中物料反应期的容积的体积流量000()()A A A A A A C C C x V v r r τ-===--0()A A A x V F r =-005000024R R R F v C M ==⨯绝热操作恒容间歇反应器的设计式为:变温平推流反应器化学反应工程研究的目的是实现工业化学反应过程的优化 全混流平推流多级CSTR 串联的优化 对于一级不可逆反应应有PFR : 同间歇釜CSTR:()⎰-==A x AA AB A B r dxC t F V 000BR : ()⎰-==Ax AAA P A P r dx CF V 000τPF R: ()000m m A A A AV x F C r τ-==-CST R: 112100010200...(1)(1)(1)Am Am A A A R A A A A A A Am x x x x x V v C kC x kC x kC x -⎛⎫---=+++ ⎪---⎝⎭0121110(1,2,.....1)(1)1Ai R Ai Ai Ai v x V i m x k x x -+⎡⎤-∂=-==-⎢⎥∂--⎣⎦11111Ai Ai Ai Ai Ai Ai x xx x x x-++--=--221max 1max 02()k k k P P A C k X C k -==max max 1202211[(/)1]P P A C X C k k ==+1212ln(/)opt k k k k τ=-opt τ=第四章 非理想流动停留时间分布方差PFRCSTR(){}E t P t residence time t t ∆停留时间分布函数(){}F t P residence time t 0()()d t F t E t t=⎰2222200()()()()()()t t t E t dtt t E t dt t E t dt tE t dt σ∞∞∞∞-==-=-⎰⎰⎰⎰0 t t () t t0 t t E t <⎧⎪=∞=⎨⎪>⎩2220()()()0tt t E t dt t t σ∞=-=-=⎰0 t t () 1 t tF t <⎧=⎨≥⎩()11()t tt tF t e E t et---=-=最大层流流动轴向扩散模型。

化学反应工程知识点

化学反应工程知识点

化学反应工程知识点1.反应机理和动力学反应机理是指反应的分子层面的步骤和中间产物,它对理解和控制反应过程非常重要。

动力学研究反应速率与反应物浓度的关系,了解反应速率规律,通过动力学模型可以预测反应速率和产物选择性。

2.反应条件的选择反应条件的选择包括温度、压力、反应物浓度、反应物配比和催化剂等。

化学反应的速率和选择性往往受到反应条件的影响,优化反应条件可以提高反应速率和产物质量。

3.反应器的设计和优化反应器是进行化学反应的设备,其设计和优化对反应过程的效率和产品质量具有重要影响。

常见的反应器类型有批式反应器、连续式反应器和循环式反应器等。

反应器的选择和设计要考虑反应物性质、反应过程的控制方式、热传导和质量传递等因素。

4.反应工艺的控制反应工艺的控制包括对反应过程的监测和调节,以维持所需的反应条件和优化产品质量。

常用的控制策略有温度、压力和反应物供给的控制等。

控制系统的设计和优化需要考虑反应机理、反应动力学和工艺实际操作的特点。

5.安全与环保化学反应过程中会产生化学品和能量的变化,单个反应步骤可能会产生副产物和废物。

因此,反应工程也需要关注安全性和环保性。

安全性考虑的因素包括反应物和产物的毒性、易燃性和爆炸性等,以及反应条件的选择和操作的威胁。

环保方面,需要考虑减少废物的生成,回收利用资源,优化反应条件以减少能耗和污染物排放。

6.规模放大与工业化化学反应工程要实现从实验室到工业生产的规模放大和工艺转化。

这涉及到规模放大的技术、成本评估和安全规范,以及将实验室的合成路线或方法转化为适合大规模生产的工艺。

同时,也需要考虑工艺的稳定性和连续运营的可行性。

以上是化学反应工程的一些基本知识点,化学反应工程涵盖了多个学科领域,是化学工程和化学的交叉学科。

化学反应工程的研究和应用有助于解决实际生产中的技术问题,提高反应过程的效率和产品质量,同时也倡导可持续发展和环保意识。

化学反应原理重要的知识点

化学反应原理重要的知识点

化学反应原理重要的知识点化学反应是物质转化的过程,它是化学研究的核心。

了解化学反应的原理和知识点对于学习和应用化学都至关重要。

本文将介绍化学反应原理中的几个重要知识点。

一、化学反应的定义和特征化学反应是指物质在一定条件下,通过相互作用和转化,产生新的物质、变化种类和性质的过程。

化学反应的特征包括:反应物与生成物的化学性质不同、反应物和生成物质量守恒、反应速率等。

二、化学反应的反应速率化学反应的反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物生成的量。

反应速率的大小与反应物浓度、反应温度、反应物质量等因素有关。

反应速率可以通过实验进行测定,一般可以用反应物浓度随时间变化的曲线来表示。

三、化学反应的平衡化学反应达到平衡是指反应物和生成物的浓度变化停止,但反应仍在进行,正反应速率相等。

化学反应平衡的条件包括:反应物浓度、温度、压力等。

平衡常数是用于描述反应物和生成物浓度之间关系的指标。

四、化学反应的热力学热力学研究化学反应中的能量变化和特性。

化学反应中的能量变化包括焓变和反应热。

焓变是指在化学反应中发生的能量变化,反应热是指化学反应在标准条件下放出或吸收的热量。

五、化学反应的速率方程和反应机理化学反应的速率方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。

速率方程中的指数称为反应级数,决定了反应速率对各反应物浓度的敏感度。

反应机理是指描述反应中各步骤和中间物质的转化过程。

六、常见的化学反应类型常见的化学反应类型包括:酸碱中和反应、氧化还原反应、沉淀反应、置换反应、加成反应等。

不同类型的反应具有不同的特征和应用。

七、化学反应的应用化学反应广泛应用于生产和科研领域。

例如,化学反应在制药工业中用于合成药物;在环境科学中用于处理废水和废气;在能源领域中用于燃烧和电化学反应等。

总结起来,化学反应原理中的重要知识点包括定义和特征、反应速率、平衡、热力学、速率方程和反应机理、反应类型以及应用。

通过深入理解这些知识点,我们可以更好地理解化学反应的本质和规律,为化学研究和应用提供有力支持。

化学反应工程-第1章

化学反应工程-第1章

1.3 化工放大
第一章 绪

放大效应:由试验室小型生产到放大生产,出现了导 致反应器结构和操作条件发生变化的现象。温度、浓度、 时间分布是工业反应器不同于实验室反应器的特征所在。 放大是指部分依据小型装置的试验和示范对较大装置 进行设计和制定操作方法并使其成功开车和运转的过程。 从实验室试验到成功的工业规模设计的过程就是放大 过程。 放大方法: 逐级经验放大法 实型规模试验法 数学模拟放大法
公用工程
原材料
化学反应、分离 以及 物料、能量的 输送和转换
半成品或成品
副产品及三废
可见,化工生产过程往往由许多步骤组成,并力求最经济 地生产产品,减少废弃物量。其中的化学加工步骤就是化学反 应工程的研究对象。实现化学加工步骤的设备称为反应器。
1.1 化学反应工程学的范畴和任务
第一章 绪

• 能否选择恰当的化学加工方式、采用合适 的反应器型式,往往是一个化工生产过程 的关键。 • 通过化学反应工程的学习,可解决: 如何分析化学加工过程及反应器状况, 制定最优化条件。 如何选择和设计反应器,以完成所需 的化学加工过程。
按参数空间分布程度:集中参数模型和分布参数模
型。 按参数与时间关系:定态模型和非定态模型。 按参数性质:确定模型和随机模型。 按建立模型的方法:机理模型和经验模型。
按参数连续性:连续体模型和细胞室模型。
按数学关系:线性模型和非线性模型。
2.数学模型法的建立步骤
• 1.建立简化物理模型 对复杂客观实体,在深入了解基础上,进行合理简化, 设想一个物理过程(模型)代替实际过程。简化必须合 理,即简化模型必须反映客观实体,便于数学描述和 适用。不失真、满足应用要求、适应现有的实验条件 和适应现有的计算能力。 • 2.建立数学模型 依照物理模型和相关的已知原理,写出描述物理模型 的数学方程及其初始和边界条件。 • 3.用模型方程的解讨论客体的特性规律

20160616化学反应工程知识点

20160616化学反应工程知识点

化学反应工程知识点—郭锴主编1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系,即化学反应动力学,而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响,研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

2、任何化工生产,从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分,而化学反应过程是整个化工生产的核心。

3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。

数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体,人为地做某些假定,设想出一个简化模型,并通过对简化模型的数学求解,达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。

模型必须具有等效性,而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似;模型必须进行合理简化,简化模型既要反映客观实体,又有便于数学求解和使用。

4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器(釜式反应器)和塔式反应器。

5反应器按传热条件分类,分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。

第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度,其定义为:00A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义(严格定义)为单位反应体系内反应程度随时间的变化率。

其数学表达式为dtd V r ξ1=。

3、对于反应D C B A 432+=+,反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-;反应产物C 的生成速率表达式为:dtdn V r C C 1= 4.反应动力学方程:定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。

大量的实验表明,均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。

5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0,其中活化能反应了反应速率对温度变化的敏感程度。

6、半衰期:是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。

7、反应器的开发大致有下述三个任务:①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式;②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件;③根据给定的产量对反应装置进行设计计算,确定反应器的几何尺寸并进行评价。

化学反应工程基础知识总结(笔记)

化学反应工程基础知识总结(笔记)

化学反应工程基础知识总结(笔记)化学反应工程基础知识总结(笔记)1、化学反应工程是一门研究涉及化学反应的工程问题的学科。

如何将其在工业规模上实现是化学反应工程的主要任务。

2、理想置换反应器的特点:①由于流体沿同一方向,以相同速度向前推进,在反应器内没有物料的返混,所有物料通过反应器的时间都是相同的②在垂直于流动方向上的同一截面,不同径向位置的流体特性是一致的③在定常态下操作,反应器内状态只随轴向位置改变,不随时间改变。

3、全混流反应器的特性①物料在反应器内充分返混②反应器内各物料参数均一③反应器的出口组成与器内物料组成相同④反应过程中连续进料与出料,是一定常态过程。

4、返混的定义:物料在反应器内不仅有空间上的混合而是有时间上的混合,这种混合过程称返混。

5、非均相催化反应过程步骤①反应组分从流体主体向固体催化剂外表面传递②反应组分从外表面向催化剂内表面传递③反应组分在催化剂表面的活性中心上吸附④在催化剂表面上进行化学反应⑤反应产物在催化剂表面上解吸⑥反应产物从催化剂内表面向外表面传递⑦反应产物从催化剂的外表面向流体主体传递6、兰格缪尓(Langmuir)吸附模型条件①催化剂表面上活性中心分布是均匀的②吸附活化能和脱附活化能与表面吸附的程度无关③每个活性中心仅能吸附一个气相分子④被吸附分子间互不影响,也不影响空位对气相分子的吸附。

7、焦姆金(Temkhh)吸附模型:一般吸附活化能随覆盖率的增加而增大,脱附活化能则随覆盖率的增加而减小,因此吸附热必然随覆盖率的增加而减小。

8、催化剂颗粒内气体扩散:多孔催化剂颗粒内的扩散现象是很复杂的。

除扩散路径极不规则外,孔的大小不同时,气体分子扩散机理亦有所不同。

当孔径较大时,分子的扩散阻力要是由于分子间碰撞所致,这种扩散通常所称的分子扩散或容积扩散。

当微孔的孔径小于分子的平均自由程时,分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞,从而使分子与孔壁的碰撞成为扩散阻力的主要因素,称为克努森(Knudson)扩散。

反应工程重点笔记

反应工程重点笔记

反应工程重点笔记1. 反应工程基本概念反应工程是研究化学反应在工业生产中的应用过程的一门学科,它主要涉及到化学反应动力学、反应器设计和操作等方面的知识。

通过对反应工程的研究,可以提高反应的效率,减少资源的浪费,实现工业化生产的稳定性和可持续性发展。

2. 反应动力学反应动力学是研究反应速率与反应物浓度、温度、压力和催化剂等因素之间关系的学科。

反应速率可以用速率方程来描述,一般为: [rate = k[A]a[B]b[C]^c…]其中,[k]为反应速率常数,([A])、([B])、([C])等为反应物的浓度,(a)、(b)、(c)等为反应物的反应级数。

反应动力学的研究可以提供反应速率与反应条件之间的关系,进而可以帮助我们优化反应条件,提高反应效率。

3. 反应器设计反应器是进行化学反应的设备,常见的反应器有批式反应器、连续流动反应器和催化剂床等。

反应器的设计需要考虑反应动力学、传热传质、材料强度等因素。

反应器的设计目标包括:提高产率、提高选择性、降低副产物生成、减少能量消耗、提高安全性等。

为了实现这些目标,可以通过控制反应温度、压力和催化剂用量等方式进行优化。

4. 反应器操作反应器的操作包括起始阶段、稳态运行和关闭阶段。

在起始阶段,需要进行原料的投与、加热和搅拌等操作,以实现反应体系的建立。

稳态运行阶段是为了维持反应物的浓度和温度在合适的范围内,保证反应能够持续进行。

在反应器操作过程中,需要掌握反应器的温度、压力和流量等参数,并及时采取措施以调整反应条件,保证反应在可控的范围内进行。

5. 催化剂的应用催化剂在反应工程中起到了至关重要的作用。

催化剂可以降低活化能,提高反应速率,同时还可以提高反应的选择性和效果。

催化剂的应用可以大大提高反应工程的效率和经济性。

常见的催化反应有氧化反应、氢化反应、加氢反应、脱氢反应等。

选择合适的催化剂对于不同的反应系统来说至关重要。

6. 质量传递和传热问题在反应工程中,质量传递和传热问题是非常重要的。

化学反应工程总结

化学反应工程总结

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3. 工业反应动力学规律可表示为:a) 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 : E ——cal/mol ,j/mol T ——K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 三、PFR 与CSTR 基本方程1. 理想间歇:⎰⎰-=--==Af A Af A x x AAA c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(00 2. 理想PFR : ⎰⎰-=--==Af A Af A x x A A A c c A A R p r dx c r dc v V 00)()(00τ 3. CSTR :)()(00A AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ工程问题4. 图解法四、简单反应的计算n=1,0,2级反应特征 0(1)A A A c c x =-浓度、转化率、反应时间关系式 PFR →CSTR ,CSTR →PFR基本关系式 PFR (间歇) CSTR n=00A A p c x k τ= 0A A p c x k τ=n=1n=20 x Af x Aτ五、可逆反应 A P))((21Ae A C C k k -+=温度效应: 浓度效应: PFR 积分式CSTR :由基本方程导出k 1k 2六、平行反应211211n An A n AS P P C k C k C k r rr +=+=β, 温度效应:温度升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 ①反应器选型与组合优化:各种情况分析。

反应工程重点笔记

反应工程重点笔记

反应工程重点笔记反应工程是化学工程的一个重要分支,主要研究化学反应的过程和机理,以及如何设计和优化化学反应过程。

在实际工程中,反应工程的目标是实现高效、可持续和经济的化学反应。

以下是反应工程的重点笔记:1. 反应动力学:反应动力学研究反应速率如何随着反应物浓度变化以及温度变化而变化。

了解反应动力学可以帮助工程师选择合适的反应条件,并预测反应过程中可能出现的问题。

2. 反应器设计:反应器是进行化学反应的关键设备。

反应器设计需要考虑反应物质的传质、传热和混合问题,以及反应过程中可能的副反应和催化剂失活问题。

工程师需要选择合适的反应器类型,并进行流体力学和传质传热计算,以确保反应器能够实现预期的反应效果。

3. 反应条件优化:选择合适的反应条件对于提高反应效率和产率非常重要。

反应条件包括温度、压力、反应物浓度、催化剂选择等。

工程师需要通过试验和模拟计算来确定最佳的反应条件,以及优化反应过程中可能出现的问题。

4. 安全与环境:在设计和操作化学反应过程时,安全与环境是非常重要的考虑因素。

工程师需要评估反应过程中可能的危险和污染问题,并采取相应的安全措施和环保措施,保护工人和环境免受潜在的风险。

5. 规模放大:从实验室规模到工业规模的反应放大是反应工程的关键任务之一。

工程师需要考虑如何将实验室条件下的反应条件和反应器设计放大到工业生产规模,并解决可能出现的问题,例如传质、传热和混合等。

6. 动态模拟与控制:建立反应过程的动态模型可以帮助工程师预测反应过程中的动态响应,并设计合适的反馈控制策略。

动态模拟和控制有助于提高反应过程的稳定性、响应性和鲁棒性。

总之,反应工程涉及多个方面的知识和技术,需要工程师综合运用化学、传质传热、流体力学、动力学等学科和工程原理,从而实现高效、可持续和经济的化学反应过程。

0616化学反应工程知识点

0616化学反应工程知识点

化学反应工程知识点—郭锴主编1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系,即化学反应动力学,而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响,研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

2、任何化工生产,从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分,而化学反应过程是整个化工生产的核心。

3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。

数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体,人为地做某些假定,设想出一个简化模型,并通过对简化模型的数学求解,达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。

模型必须具有等效性,而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似;模型必须进行合理简化,简化模型既要反映客观实体,又有便于数学求解和使用。

4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器(釜式反应器)和塔式反应器。

5反应器按传热条件分类,分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。

第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度,其定义为:00A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义(严格定义)为单位反应体系内反应程度随时间的变化率。

其数学表达式为dtd V r ξ1=。

3、对于反应D C B A 432+=+,反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-;反应产物C 的生成速率表达式为:dtdn V r C C 1= 4.反应动力学方程:定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。

大量的实验表明,均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。

5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0,其中活化能反应了反应速率对温度变化的敏感程度。

6、半衰期:是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。

7、反应器的开发大致有下述三个任务:①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式;②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件;③根据给定的产量对反应装置进行设计计算,确定反应器的几何尺寸并进行评价。

李绍芬主编反应工程知识点

李绍芬主编反应工程知识点

反应工程知识点第1章绪论1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率。

2.反应工程一般是按反应物系的相态来分类,将化学反应分为均相反应和多相反应两大类。

3.根据反应过程是否使用催化剂,将化学反应分为催化反应和非催化反应两大类。

4.反应进度是指任何反应组分的反应量与其化学计量系数之比,反应进度永远为正值。

5.转化率是针对反应物而言的,收率则是对反应产物而言,转化率、收率和选择性三者的关系:Y=SX.6.化学反应工程的主要研究对象是工业反应器,反应器设计的核心内容是确定反应体积,反应器设计最基本的内容是:①选择合适的反应器型式;②确定最佳的操作条件;③确定反应体积。

7.工业反应器放大主要方法是逐级经验放大法和数学模型法.8.反应器类型可以搞看图填写。

9.工业反应器有三种操作方式:①间歇操作;②连续操作;③半间歇(或半连续操作).第2章反应动力学基础1。

反应速率是指单位时间内单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。

2。

以反应为例,其反应速率的表达式是或或,用反应进度表式反应速率的表达式:,其反应物转化量与反应产物生产量之间的关系.3。

在溶剂及催化剂和压力一定的情况下,定量描述反应速率与温度及浓度的关系的关系式叫做速率方程或动力学方程,其数学函数表达式,以以不可逆基元反应为例,其速率方程为。

4.k为反应速率常数,为温度的函数,其关系式为。

5。

绝大多数反应都是非基元反应,但是非基元反应可以看成是若干基元反应的综合结果,即反应机理。

6.不论可逆反应还是不可逆反应,反应速率总是随着转化率的升高而降低(降低或升高);不可逆反应及可逆吸热反应,反应速率总是随着温度的升高而加快(减慢或加快);至于可逆吸热反应,反应温度按最佳温度曲线操作,反应速率最大。

7。

在同一反应物系中同时进行若干个化学反应时,称为复合反应。

8.独立反应是指这些反应中任何一个反应都不可能由其余反应进行线性组合而得到。

9。

复合反应包括三个基本反应类型,即并列反应、平行反应和连串反应。

化学反应工程_备课笔记

化学反应工程_备课笔记

绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的,工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。

图1是以天然气或石脑油为原料生产合成氨的工艺过程。

图2每个化工产品的工艺过程是不同的,但有共同的特点:1,工艺过程是由设备、管道、阀门和控制仪表组成的;2,化工设备分为两大类(1)不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应,只改变物料的状态,物理性质,不改变其化学性质。

图中的鼓风机、泵、换热器、冷却塔和贮槽中没有化学反应发生,只有物理过程,是不含化学反应的设备。

在鼓风机和泵中只有能量的转换,从中能转换成机械能,输送物料;在换热器和冷却塔中只改变物料的温度,物料的化学性质没有起变化;贮槽只是起贮存物料作用(2)化学反应器在这类设备中发生了化学反应,通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。

物料在反应器中发生了化学反应,物料性质起了变化。

可见,化学工业生产是由物理过程和化学反应过程组成的,其中化学反应过程是生产过程的关键。

化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应,是化工生产的核心设备。

“化学反应工程”的研究对象是工业规模的化学反应器。

二、《化学反应工程》任务“化学反应工程”于50年代初形成,是化学工程的一个分支。

1957年如开了第一次欧洲化学反应工程伎议,会议确定了化学反应工程的研究内容和任务。

“化学反应工程是化学工程的一个部分,它是科学的一个分支,它还处在发展阶段。

它的目的在于控制工业规模的化学转化率并最终达到恰当和成功的反应器设计。

有各种因素对反应器设计起着重要作用,如流动现象、质量和热量传递以及反应动力学。

首先必须对这些因素了解,工业规模反应器的开发只能从上述因素间的关系和相互作用中得到了解”。

化学反应工程的任务是研究化学反应器中质量和热量的传递过程、流动状况和反应动力学,最终目的是设计化学反应器。

三、化学反应器的特点考察CO变换反应:CO + H2O CO2+ H2反应在固定床变换炉中进行,变换炉中装有固体催化剂,反应过程如下:CO 、 H2O由气相主体到达颗粒外表面;CO 、 H 2O 由颗粒外表面到达颗粒内表面; CO 、 H 2O 在颗粒内表面上起反应;CO 2 、 H 2由颗粒内表面到达颗粒外表面; CO 2 、 H 2由颗粒外表面到达气相主体。

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化学反应工程知识点—郭锴主编1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系,即化学反应动力学,而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响,研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

2、任何化工生产,从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分,而化学反应过程是整个化工生产的核心。

3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。

数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体,人为地做某些假定,设想出一个简化模型,并通过对简化模型的数学求解,达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。

模型必须具有等效性,而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似;模型必须进行合理简化,简化模型既要反映客观实体,又有便于数学求解和使用。

4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器(釜式反应器)和塔式反应器。

5反应器按传热条件分类,分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。

第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度,其定义为:00A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义(严格定义)为单位反应体系内反应程度随时间的变化率。

其数学表达式为dtd V r ξ1=。

3、对于反应D C B A 432+=+,反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-;反应产物C 的生成速率表达式为:dtdn V r C C 1= 4.反应动力学方程:定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。

大量的实验表明,均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。

5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0,其中活化能反应了反应速率对温度变化的敏感程度。

6、半衰期:是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。

7、反应器的开发大致有下述三个任务:①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式;②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件;③根据给定的产量对反应装置进行设计计算,确定反应器的几何尺寸并进行评价。

8.在停留时间相同的物料之间的均匀化过程,称之为简单混合。

而停留时间不同的物料之间的均匀化过程,称之为返混。

9.根据返混情况不同反应器被分为以下类型:间歇反应器、理想置换反应器(又称平推流反应器或活塞流反应器)、全混流反应器(又称为连续操作的充分搅拌槽式反应器)。

10.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式,其中物料衡算所针对的具体体系称为体积元。

11、停留时间又称接触时间,用于连续流动反应器,指流体微元从反应器入口到出口经历的时间。

在反应器中,由于流动状况的不同,物料微元从反应器入口到出口所经历的时间可能是各不相同的,存在一个分布,称停留时间分布。

各流体微元从反应器入口到出口所经历的平均停留时间称为平均停留时间。

12.空间时间是指反应器有效容积与流体特征体积流率之比值。

13.理想置换反应器(平推流反应器)是指通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动,向活塞一样在反应器中向前平推,故又称为活塞流或平推流反应器。

14.为了表征反应物系体积变化给反应速率带来的影响,引入两个参数,膨胀率和膨胀因子。

15、膨胀因子的物理意义为:关键组分A 消耗1mol 时,引起反应物系的量的变化量。

表达式:)(A A a a -=∑I δ,总的物质的量跟膨胀因子关系为A A t t x n n n δ00+=第二章 复合反应与反应器的选型1、三种理想的反应器中,间歇反应器和平推流反应器完全没有返混,全混流反应器的返混达到极大的程度。

2、反应器的选型,其实就是根据不同的反应的特性,选择合适这种反应类型的操作方式。

3、对某个具体反应,选择反应器、操作条件和操作方式主要考虑化学反应本身的特征与反应器特性,最终选择的依据将取决于所有过程的经济性。

4、过程的经济性主要受两个因素影响,一是反应器的大小,二是产物分布。

5、确定反应器型式不但要考虑反应的级数,而且要考虑过程进行的程度,即转化率的高低;级数越高,要求的转化率也高,这时应采用平推流反应器;如果反应器只能采用釜式结构,则采用多釜串联,使之尽可能接近平推流。

6、平推流反应器并联各支路的空间时间相同时最终转化率最高或者达到一定转化率所需的反应器体积最小。

7、N个平推流反应器串联操作,其总体积VR与一个具体体积为VR的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。

8、多釜串联的反应器,由于釜间无返混,使返混程度减少,当∞N→时,多釜串联全混反应器组的操作就相当于平推流反应器。

9、可逆反应速率总是随着转化率升高而降低。

可逆吸热反应速率总是随着温度的升高而加快;而可逆放热反应按最佳温度曲线操作时速率最大。

10、反应物能同时进行两个或两个以上的反应,称为平行反应。

连串反应是指反应产物能进一步反应成其他副产物的过程。

第三章非理想流动反应器1、按返混程度不同,可将反应器分成以下三类:(1)完全不返混型反应器、充分返混型反应器和部分返混型反应器。

2、停留时间分布函数F(x):是指当物料以稳定的流量流入反应器而不发生化学变化时,在流出物料中停留时间小于t的物料占总流出物的分率。

3、示踪法中入口物料输入示踪剂称为激励,在出口处获得的示踪剂随时间变化的输出讯号称为响应。

第四章气固相催化反应本征动力学1、催化反应过程的特征(1)催化剂改变反应历程,改变反应速率,其本身在反应前后没有变化。

(2)对可逆反应,催化剂不会改变反应物质最终所能达到的平衡状态。

(3)对任何一个可逆反应,催化剂既会加快正反应速率,也必将以同样的倍数加快逆反应速率。

(4)催化剂对反应过程有良好选择性。

2、固体催化剂包括催化活性物质、载体、助催化剂和抑制剂。

一个好的固体催化剂必须具有高活性、高选择性、高强度和长寿命等特点。

3、助催化剂的类型可分为结构型催化剂和调变型催化剂。

4、制备固体催化剂,经干燥后,都需要高温煅烧,其目的是:(1)除掉易挥发组分,保证一定化学组成,从而使催化剂具有稳定的活性;(2)使催化剂保持一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面积;(3)提高催化剂的机械强度。

5、催化剂的性能主要包括活性、选择性和寿命。

对催化剂性能影响最大的物理性质主要是比表面积、孔体积和孔体积分布。

6、比表面积:单位质量催化剂具有的表面积称为比表面积7、活性中心:是指化学吸附只能发生于固体表面那些能于气相分子起反应的原子上,通常把该类原子称为活性中心。

8、组分A 的吸附率是指固体表面被A 组分覆盖的活性中心数与总活性中心数之比。

9、焦姆金吸附模型认为一般吸附活化能随覆盖率的增加而增大,脱附活化能随覆盖率的增加而减小。

10、本征反应速率方程的推导方法①假定反应机理,即确定反应所经历的步骤;②确定速率控制步骤,该步骤的速率即为反应过程的速率,根据速率控制步骤的类型,写出该步骤的速率方程;③非速率控制步骤均达到平衡。

若为吸附或解析步骤,列出兰格缪尔吸附等温式,若为化学反应,则写出化学平衡式;④利用所列平衡式与1=+∑V I θθ,将速率方程中各种表面浓度变换为气相组分分压的函数,即得所求的反应速率方程。

11、催化剂在使用之前通常需要活化。

催化剂表面的活化过程可以除去吸附和沉积的外来杂质,而且可以改变催化剂性质,在空气中会很快起来变化的催化剂必须在卸出之前小心地使之钝化。

12、以颗粒催化剂体积为基准的平均反应速率称为宏观反应速率。

宏观反应速率还受催化剂颗粒的大小、形状以及气体扩散过程的影响。

宏观反应速率与其影响因素之间的关系称为宏观动力学。

13、对于流体与催化剂外表面间的连续稳定传质过程,反应组分A 在单位时间内由气相主体扩散到颗粒外表面上的量应该等于A 组分在催化剂中反应掉的量。

14、催化剂失活的类型和原因很复杂,大致可以分为三类:结构变化、物理中毒和化学中毒。

15、工业上处理失活问题的方法:(1)改进催化剂;(2)采用“中期活性”或安全系数设计反应器;(3)严格控制操作条件;(4)优化操作,以弥补失活造成的生产能力下降。

第5章 气固相催化反应宏观动力学1、催化剂颗粒内气体扩散类型有分子扩散(容积扩散)、克努森扩散、和综合扩散。

2、对于一个连续稳定的外扩散过程,反应组分A 在单位时间内由气相主体扩散到颗粒外表面上的量应该等于A 组分在催化剂中反应掉的量。

3、坦克莱数的物理意义为化学反应速率与外扩散速率之比。

4、西勒模数实质上是以颗粒催化剂体积为基准,最大反应速率与最大内扩散速率比值。

西勒模数反映反应速率、内扩散速率对过程的影响程度的参数。

5、西勒模数值越小,说明扩散速率相对与反应速率越大,宏观反应速率受扩散的影响越小,过程属反应动力学控制。

6、催化剂失活原因包括结构变化、物理中毒和化学中毒。

7、处理催化剂失活的方法:改进催化剂;采用合理的安全系数设计反应器、严格控制操作条件;优化操作条件。

8、有效因子物理意义反应速率催化剂内无浓度差时的催化剂内实际反应速率=η第6章气固相催化反应固定床反应器1、体积当量直径(dv):与颗粒具有相同体积的球体的直径称为该颗粒的体积当量直径。

2、比表面当量直径:与颗粒具有相同比表面积的球体的直径称为比表面积当量直径。

3、对于热效应大的反应过程,传热和控温是固定床技术的难点和关键所在。

4、固定床反应器的特点:(1)催化剂不易磨损而且可长期使用;(2)床层内流体接近平推流,生产能力较强;(3)停留时间可以控制、温度分布可适当调节,有利于达到高的转化率和高的选择性;(4)传热较差,催化剂载体又往往是导热不良物质,而化学反应常伴有热效应,反应速率对温度的敏感性强;(5)更换催化剂时必须停止生产。

5、流化床反应器的特点是:(1)颗粒剧烈搅动和混合,整个床层处于等温状态,可在最佳温度点操作;(2)传热强度高,适于强吸热或放热反应过程;(3)颗粒比较细小,有效系数高,可减少催化剂用量;(4)压降恒定,不易受异物堵塞;(5)返混较严重,不适于高转化率过程;(6)为避免沟流、偏流等,对设备精度要求较高。

7、根据气体冷却或加热方式不同,多段绝热式反应器可分为中间间接换热式和冷激式等类型。

8、多段绝热式反应器是筒体内放置几次搁板,搁板上放置催化剂,层与层之间设置气体的冷却(或加热)装置。

9、在设计固定床反应器时应做到尽可能大的生产强度,即单位床层的生产能力大;气体通过床层的阻力小,结构简单,操作稳定性好,运行可靠,维修方便。

第7章气固相催化反应流化床反应器1、当流体自下而上通过堆积有固体颗粒的床层时,床层内颗粒必将受到流体对颗粒的浮力、流动的流体对颗粒产生的曳力以及颗粒自身重力的影响。

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