化学反应工程复习总结
化学反应工程复习总结
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))((反应区反应时间反应量反应速率=3. 工业反应动力学规律可表示为:)()(T f C f r T i C i ⋅=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 ——KR = 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 A AA c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(00工程问题2. 理想PFR : ⎰⎰-=--==Af A Af A x x A AA c c A A R p r dx c r dc v V 00)()(00τ3. CSTR : )()(00A AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ 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 00()Af A c R A pc A V dc v r τ==--⎰0()A AR m A c c V v r τ-==-n=00A A p c x k τ=0A A p c x k τ=n=11ln1p A k x τ=-0A Am Ac c kc τ-=n=2 011p A A k c c τ=-02AA Am c c kc τ-=0 x Af x Aτ/c A0 τ五、可逆反应A P)()(02121A A AP A A C C k C k C k C k r --=-=-)1(10A Ax k -])x (x k k E E ln[R E E A A opt --=110201212PFR 积分式CSTR :由基本方程导出 六、平行反应211211n An A n AS P P C k C k C k r r r +=+=β, AfA C C AAfA pf C C dC C C C AfA --=-=⎰000ββk 1k 2 P (主反应) S (副反应)()AA C p Ppf A C A AdC r C dC r dC ββ==-=--⎰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:β~C A P β~X A 曲线—-对应面积=C P /C A0②最优加料方式:p163-164 平行反应P 111m B n A p C C k r = A+BS 222m B n A s C C k r =七、串联反应A P S A A C k r 1)(=-P A P C k C k r 21-=P S C k r 2=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A P C C /增大的因素对串连反应选择率总是不利的。
(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。
化学反应工程复习要点
全混流模型——返混程度为无穷大,反应物料以稳定流量
流入反应器,新鲜物料与存留在反应器中的物料达到瞬间 完全混合。出口处物料的浓度、温度等参数与反应器中物 料相同。停留时间分布中有的很长,有的很短;举例—— 强烈搅拌的连续釜式反应器。
➢ 年龄分布—仍然留在反应器中的质点的RTD ➢ 寿命分布—反应器出口处质点的RTD ➢ 返混
不同年龄质点间的混合—时间概念上的逆向。连续流动 反应器中,反应物料的参数随空间位置而变,不同空间 位置的物料由于倒流、绕流、回流等流动状况,使不同 年龄的质点混合,即返混。
理想流动模型
平推流模型——反应物料以稳定流量流入反应器,沿着物
复习
课程的任务和基本要求
化学反应工程——化学工程学科的一个分支,以工业反应过 程为主要研究对象,以反应技术的开发、反应过程的优化和 反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。 研究对象——工业反应过程,研究过程速率及其变化规律、 传递规律及其对化学反应的影响。
三传一反
一、 化学反应工程学的研究方法
1、反应进度 对于单一反应
A A BB LL M M
nA nA0 nB nB0 nL nL0 nM nM 0
A
B
L
M
ξ称为“反应进度”,单位为mol.
ξ取正值
注:各组分初始态的物质的量分别为nA0, nB0, nL0, nM0 “某一状态”反应物质的量为nA,nB,nL,nM
dc
(ri )V
i
dt
连续系统
(r ) dNi
反应工程总结6
第六章、多相系统中的化学反应与传递现象1、气-固催化反应A (g)→B (g)包括七个步骤:①反应物A 由气相主体扩散到颗粒外表面;②A 由外表面向孔内扩散,到达吸附反应活动中心;③进行A 的吸附;④A 在表面上反应生成B ;⑤产物B 自表面脱附;⑥B 由内表面扩散到外表面;⑦B 由颗粒外表面扩散到气相主体。
2、外扩散有效因子ηx :显然,CAS 总是小于CAG ,因此,只要反应级数为正,则ηx ≤1;反应级数为负时,ηx ≥1。
3、Da 称丹克莱尔数,是化学反应速率与外扩散速率之比,Da 越大,外扩散阻力越大。
当kw 一定时,此值越小,即外扩散影响越小。
除反应级数为负外,外扩散有效因子总是随丹克莱尔数的增加而降低;且α越大,ηx 随Da 增加而下降得越明显;无论α为何值:Da 趋于零时,ηx 总是趋于1。
4、孔扩散分为以下两种形式:当λ/2ra ≤102时,孔内扩散属正常分子扩散,这时的孔内扩散与通常的气体扩散完全相同。
扩散速率主要受分子间相互碰撞的影响,与孔半径尺寸无关。
当λ/2ra ≥10时,孔内扩散为努森扩散,这时主要是气体分子与孔壁的碰撞、故分子在孔内的努森扩散系数DK 只与孔半径ra 有关,与系统中共存的其他气体无关。
5、梯尔模数表示表面反应速率与内扩散速率的相对大小6、当φ<0.4 时, η≈1,当φ>3.0 时,η=1/φ (5.4-23) η是φ的函数,总是随φ值的增大而单调地下降,提高η办法有: ①减小催化剂颗粒的尺寸,φ值减小,η值可增大。
②增大催化剂的孔容和孔半径,可提高有效扩散系数De 的值,使φ值减小,η值增大。
7、Bi m =kGL /De ,称为传质的拜俄特数,它表示内外扩散阻力的相对大小。
当Bim → ∞ 时,外扩散阻力可不计,η0=tanh (φ)/φ=η当Bim → 0 时,内扩散阻力可忽略, tanh (φ)/φ=1,η0=1/(1+Da )=ηx8、内扩散的判定:减小催化剂粒度,测反应速率。
化学反应工程总复习
《化学反应工程》综合复习资料一、填空题1.多级混合模型的唯一模型参数为 ,轴向扩散模型的唯一模型参数为 。
2.在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和 。
3.反应级数 (可能/不可能)是0,基元反应的分子数 (可能/不可能)是0。
4.测定非理想流动的停留时间分布函数时,两种最常见的示踪物输入方法为 和 。
5.某一级液相反应在间歇式反应器中进行,5min 转化率为50%,则转化率达到80%需时间__ ____min 。
6.某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3.h),则反应级数n 为2时,k 的单位为 _。
7.某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 。
8.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础,其中“三传”是指 、 和 ,“一反”是指 。
9.完全混合反应器(全混流反应器)内物料的温度和浓度 ,并且 (大于/小于/等于)反应器出口物料的温度和浓度。
10.在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中,属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。
二、选择题1.对于瞬时收率和总收率,下列正确的说法有 (多项选择)。
A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;B. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系; 2.某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr),该反应为 级反应。
A. 零级B. 一级C. 二级D. 不能确定. 3..对于平行反应SA RA 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−,,活化能E 1>E 2,反应级数n 1<n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 条件下操作。
A. 高温、反应物A 高浓度;B. 高温、反应物A 低浓度;C. 低温、反应物A 高浓度;D. 低温、反应物A 低浓度 4.关于E 函数和F 函数,下面正确的是 。
化学反应工程考试要点总结
化学反应工程考试总结一、填空题:1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础,其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递,“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同,但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性,反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.测定非理想流动的停留时间分布函数时,两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ,轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe(或Ez / uL)。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩,其无因次方差2θσ=0 ,而全混流反应器的无因次方差2θσ= 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr ),该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→,各物质反应速率之间的关系为(-r A):(-r B):r R=1:2:2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+,则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解,在67℃时转化50%需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒,该反应的活化能为 3.46×105(J / mol ) 。
13.反应级数不可能(可能/不可能)大于3。
14.对于单一反应,在相同的处理量和最终转化率条件下,选择反应器时主要考虑反应器的大小;而对于复合反应,选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率;15.完全混合反应器(全混流反应器)内物料的温度和浓度均一,并且等于(大于/小于/等于)反应器出口物料的温度和浓度。
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。
【精品】化学反应工程考点总结
【精品】化学反应工程考点总结化学反应工程是化学反应与化学工程相结合的领域,它涉及到反应热力学、动力学、工艺设计等诸多方面。
在考试中,涉及到化学反应工程的知识点不少,以下就是一些较为重要的考点总结。
1. 化学反应平衡常数在化学反应工程中,平衡常数是一个很重要的概念,它可以用于描述反应的平衡态。
平衡常数被定义为反应物和生成物之间的比例关系。
在考试中,会出现很多计算和应用化学反应平衡常数的问题。
2. 反应热力学反应热力学是另一个非常重要的考点。
它可以用于描述反应中的热量变化,包括反应热、焓变、熵变等。
在实际工业生产中,反应热力学常常被用来设计反应器和预测反应的产物。
3. 反应动力学反应动力学可以用来研究反应速率随反应物浓度、温度、催化剂等因素的变化规律。
在考试中,会经常出现与反应动力学有关的计算题和实际应用题。
4. 反应器设计与控制反应器是进行化学反应的设备,反应器设计与控制是反应器工程的核心内容。
在考试中,会出现和反应器设计、控制有关的题目。
例如,如何选择反应器类型、如何设计反应器容积等。
5. 反应器模型与模拟反应器模型与模拟是指通过建立数学模型来描述反应器中反应的过程。
在考试中,会涉及到一些如何建立反应器模型、如何进行反应器模拟的问题。
6. 催化剂催化剂是化学反应中扮演着重要角色的物质。
在化学反应工程中,催化剂被广泛应用,例如催化剂可以提高反应速率,使反应条件更加温和。
在考试中,催化剂也是很重要的一个考点。
总结以上就是化学反应工程的一些重要考点总结。
在考试中,如果掌握上述考点,相信大家一定会取得不错的成绩。
《化学反应工程》综合复习资料
《化学反应工程》综合复习资料一、填空题1、全混流反应器的E 函数表达式为 ,其无因次方差= ,而平推流反应器的无因次方差= 。
2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、和 。
3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应,原料为A 和B 的混合物,其中A 含量为20%(mol),若物料初始体积为2升,则A 转化50%时,物料的总体积为 。
4、基元反应的分子数 (可能/不可能)是小数。
5、某液相反应于50℃下在间歇反应器中进行,反应物A 转化80%需要10min ,如果于相同条件下在平推流反应器中进行,则达到同样的转化率需要的空时为 ;如果同样条件下在全混流反应器中进行,达到同样的转化率需要的空时 。
6、测定非理想流动的停留时间分布函数时,两种最常见的示踪物输入方法为 和 。
7、完全混合反应器(全混流反应器)内物料的温度和浓度 ,并且 (大于/小于/等于)反应器出口物料的温度和浓度。
8、多级混合模型的唯一模型参数为 ,轴向扩散模型的唯一模型参数为: 。
9、对于单一反应,在相同的处理量和最终转化率条件下,选择反应器时主要考虑 ;而对于复合反应,选择反应器时主要考虑的则是 。
2θσ2θσ32A B R +→A R →10、对于反应23A B R +→,各物质反应速率之间的关系为:(-r A ):(-r B ):r R = 。
11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ,未转化重油为6吨/h ,汽油产量为42吨/h ,则重油的转化率为_ _,工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。
12、某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 。
13、反应级数 (可能/不可能)大于3, (可能/不可能)是0,基元反应的分子数 (可能/不可能)是0。
14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中,属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。
15、在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。
化学反应工程课程期末复习
2. 基础方程 化学动力学方程
计算反应速率
计算反应体积 计算温度变化
物料衡算方程
热量衡算方程 动量衡算方程
计算压力变化
输入
消耗
累积
输出
输入量=输出量+消耗量+累积量
(输入量-输出量-消耗量=累积量)
第四节
等温条件下理想反应器的设计分析
一、间歇反应器的设计
1.间歇反应器的特点
①由于剧烈搅拌、混合,反应器内有效空间中各位置的 物料温度、浓度都相同;
8 7.398
试求反应的速率方程
解:由于题目中给的数据均是醋酸转化率较低时
的数据,可以忽略逆反应的影响,而丁醇又大大
过量,反应过程中丁醇浓度可视为不变。所以反
应速率方程为:
dcA m n n rA kcB cA k cA dt
将实验数据分别按0、1和2级处理并得到t-f(cA)的关系
YR=xA×SR
产物R的收率:
1. 每100kg乙烷(纯度100%)在裂解器中裂解,产生46.4kg乙烯,乙 烷的单程转化率为60%,裂解气经分离后,所得到的产物气体中含有 4kg乙烷,其余为反应的乙烷返回裂解器。求乙烯的选择性、收率、总 收率和乙烷的总转化率。 解:由于单程转化率为60%,则反应掉的乙烷量为60kg。由题可知, 乙烷的循环量为36kg,补充的新鲜乙烷量为64kg。
CH3COOH+C4H9OH=CH3COOC4H9+H2O
醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和
1.16kmolm-3。测得不同时间下醋酸转化量如表所示。
t/hr 醋酸转化量 ×102/kmol.m-3
0 0
1 1.636
2 2.732
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。
反应工程考点总结
1.BR的特点:1)由于充分搅拌、混合,以至于反应器有效容积内各个位置物料的特性(T+C)都相同。
2)由于是一次投料和一次放料,在反应过程中既无物料的加入,也无物料的放出,则在反应器内所有物料的空间停留时间相同,无空间停留时间不同的无聊之间的混合,即不存在反混。
3)反应器出料口的物料组成与反应器内最终得到的物料组成相同。
4)间歇操作过程存在辅助生产时间。
2.PFR的特点:1)由于物料都是沿着同一方向、且同一速度在反应器内向前推进,则所有物料流出反应器的时间都相同。
2)在垂直流动方向的任意一截面上,不同径向位置的物料的特性一致,即不存在反混。
3)在定常态下操作,反应器内状态只随轴向位置改变,不随t改变。
3.CSTR特点:1)物料在反应器内充分反混。
2)反应器内各处物料参数均一。
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出料,是一定常态操作。
4.化学反应工程学研究的主要内容:1)化学的------化学反应动力学特性的研究。
2)物理的------流动、传递过程对反应的影响的研究。
3)工程的------反应器的设计计算、过程的分析及最优化。
5.利用数学模型解决化学工程问题的基本步骤:1)小试研究化学反应规律。
2)大型冷模实验研究传递过程规律。
3)通过计算机或其它手段综合化学反应规律与传递过程规律,预测大型反应器的特性,寻找优化条件。
4)热模检验数学模型的等效性。
6.气固相催化反应的七个步骤、三个过程:1)反应组分从气流主体扩散到催化剂外表面。
2)反应组分从催化剂外表面扩散到催化剂的内表面。
3)反应组分在催化剂活性表面中心上吸附。
4)吸附在表面活性中心上的反应物进行化学反应。
5)产物在催化剂表面活性中心上脱附。
6)产物从催化剂的内表面扩散到催化剂的外表面。
7)产物从催化剂的外表面扩散到气流主体。
其中1)、7)过程是外扩散过程,2)、6)是内扩散过程,3)、4)、5)是化学反应动力学过程。
化学反应工程知识点复习
三传一反
动量传递 热量传递 质量传递 反应工程
2·1 概 述
• 均相反应--在均一液相或气相中进行的反应 • 均相反应动力学是解决均相反应器的选型、操
作与设计计算所需的重要理论基础 • 公式:P15
1、化学反应速率及其表示
对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为:
rA
1 V
dpA dt
k1 pA
k2 pP
k1 pA
2.5k2 pA0
pA
积分,得
(k1 2.5k2 )t
ln
pAe pA0 pA pAe
以(-ln(pA-pAe))对t作图
y 0.1633t 2.5035
k1 2.5k2 0.1633
K
k1 k2
2.5( pA0 pAe
pAe )
2.5(1 0.2) 0.2
10
k1 0.131 k2 0.0131
rA 0.131pA 0.0327 pA0 pA
2.2.2 复合反应
复合反应是指同时存在两个以上独立进行反应的反应过 程。
从相同的反应物按各自的计量关系同时地发生的过程称为 平行反应。
如果这些反应是依次发生的,这样的复合反应称为串联反 应。
反应的反应级数或总反应级数:指浓度函数中各组分 浓度的幂数之和。
对可逆反应,有正反应的反应级数和逆反应的反应级数 。
分子数:
对于基元反应:aA+bB=rR+sS
(rA ) k AcA cB
• 分子数:基元反应中反应物分子或离子的个数。 对于基元反应来讲α,β必须是正整数,α+β是基
元反应的分子数,不能大于3(根据碰撞理论, α+β的取值不能大于3,必须是一个小于等于3 的正整数)。
化学反应工程考点总结
1.BR的特点:1)由于充分搅拌、混合,以至于反应器有效容积内各个位置物料的特性(T+C)都相同。
2)由于是一次投料和一次放料,在反应过程中既无物料的加入,也无物料的放出,则在反应器内所有物料的空间停留时间相同,无空间停留时间不同的无聊之间的混合,即不存在反混。
3)反应器出料口的物料组成与反应器内最终得到的物料组成相同。
4)间歇操作过程存在辅助生产时间。
2.PFR的特点:1)由于物料都是沿着同一方向、且同一速度在反应器内向前推进,则所有物料流出反应器的时间都相同。
2)在垂直流动方向的任意一截面上,不同径向位置的物料的特性一致,即不存在反混。
3)在定常态下操作,反应器内状态只随轴向位置改变,不随t改变。
3.CSTR特点:1)物料在反应器内充分反混。
2)反应器内各处物料参数均一。
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出料,是一定常态操作。
4.化学反应工程学研究的主要内容:1)化学的------化学反应动力学特性的研究。
2)物理的------流动、传递过程对反应的影响的研究。
3)工程的------反应器的设计计算、过程的分析及最优化。
5.利用数学模型解决化学工程问题的基本步骤:1)小试研究化学反应规律2大型冷模实验研究传递过程规律。
3通过计算机或其它手段综合化学反应规律与传递过程规律,预测大型反应器的特性,寻找优化条件。
4热模检验数学模型的等效性。
6.气固相催化反应的七个步骤、三个过程:1)反应组分从气流主体扩散到催化剂外表面。
2)反应组分从催化剂外表面扩散到催化剂的内表面。
3)反应组分在催化剂活性表面中心上吸附。
4)吸附在表面活性中心上的反应物进行化学反应。
5)产物在催化剂表面活性中心上脱附。
6)产物从催化剂的内表面扩散到催化剂的外表面。
7)产物从催化剂的外表面扩散到气流主体。
其中1)、7)过程是外扩散过程,2)、6)是内扩散过程,3)、4)、5)是化学反应动力学过程。
7.动力学方程的实验测定时,有采用循环反应器的,为什么?由于循环反应器的行为与CSTR的相同,可以得到反应速率的点数据,而且反应器进口浓度差比较大,对分析精度要求不很高。
化学反应工程复习小结
化学反应工程复习小结定义:化学反应工程学是一门研究涉及化学反应的工程问题的学科。
任务:对于已经在实验室中实现的化学反应,如何将其在工业规模上实现是化学反应工程学的主要任务。
化学反应的分类方法:(1)按反应系统涉及的相态分类①均相反应:气相均相反应和液相均相反应。
②非均相反应:气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。
(2)按操作方式分类①间歇操作:一批物料投入反应器后,经过一定时间的反应再取出的操作方式。
②连续操作:反应物料连续地通过反应器的操作方式。
③半连续操作:反应器中的物料,有一些是分批地加入或取出,而另一些则是连续流动通过反应器。
反应器分类方法(1)按反应器型式分类①槽式反应器:一般高径比为1~3。
②塔式反应器:一般高径比为3~30。
③管式反应器:一般长径比大于30。
(2)按传热条件分类①等温反应器:整个反应器维持恒温操作。
②绝热反应器:反应器与外界没有热量交换,全部反应热效应使反应物系升温或降温。
③非等温非绝热反应器:与外界有热量交换,但不等温。
化学反应计量式+…bB+A a+…+sS=rR(-a)A+(-b)B+rR+sS…=0转化率 定义:)(组分的起始量组分量转化了的A A A AA A A x 1n n n n n x 0A0A0-=-==平均选择性的量在系统中反应掉的量消耗的在系统中生成目的产物A A S P =收率yPA S A A x y y ==物质的量加入系统中的量消耗的在系统中生成目的产物按返混情况不同分类①间歇操作的充分搅拌槽式反应器(间歇反应器,BR )在反应器中物料被充分混合,但由于间歇操作,所有物料均为同一时间进入,物料之间的混合属于简单混合。
无返混。
)()(c t 000A A a c A A x r dc r dx AA AA -⎰-=-⎰=τ ②理想置换反应器(平推流或活塞流反应器,PFR )在反应器内物料允许作径向混合(简单混合)但不存在轴向混合(无返混)。
化学反应工程期末总结重点知识点
1、化学反应分类:(按相类分类)均相反应,非均相反应,(按操作分类)间歇操作,连续操作,半连续操作。
2、反应器分类:⑴ 管式反应器,一般长径比大于30⑵ 槽式反应器,一般高径比为1—3 ⑶ 塔式反应器,一般高径比在3—30之间;按传热条件分类:等温反应器,绝热反应器,非等温、非绝热反应器3、化学反应速率:4、化学反应动力学方程: 阿累尼乌斯关系:5、反应级数:m ,n :A ,B 组分的反应级数,m +n 为此反应的总级数。
如果反应级数与反应组份的化学计量系数相同,即m =a 并且n =b ,此反应可能是基元反应。
基元反应的总级数一般为1或2,极个别有3,没有大于3级的基元反应。
6、有如下基元反应过程,请写出各组分生成速率与浓度之间的关系。
7、动力学方程的方法:积分法、微分法8、化学反应器的设计基础:按混淆分类:间歇反应器,平推流反13s m mol d d 1--⋅=t V r ξ13B A c A s m mol --⋅=-n m c c k r RT Ek k -=ec0c 222A B C A C DB D E +↔+↔+↔222123422125622212342345656222222A A BC A CD B A B C B DE C A B C A C DD A C D B D EE B D Er k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c =-+-+=-+-+=--+=--+=-应器(理想置换反应器、活塞流反应器),全混流反应器9、间歇反应器的特点:①由于剧烈搅拌、混合,反应器内有效空间中各位置的物料温度、浓度都相同;②由于一次加料,一次出料,反应过程中没有加料、出料,所有物料在反应器中停留时间相同,不存在不同停留时间物料的混合,即无返混现象;③出料组成与反应器内物料的最终组成相同;④为间歇操作,有辅助生产时间。
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。
反应工程总结
反应工程总结第一篇:反应工程总结第一章绪论1、化学反应工程是化学工程学科的一个分支,通常简称为反应工程。
其内容可概括为两个方面,即反应动力学和反应器设计与分析。
2、传递现象包括动量、热量和质量传递,再加上化学反应,这就是通常所说的三传一反。
3、反应组分的反应量与其化学计量系数之比的值为定值,ξ叫做反应进度且恒为正值。
、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值,而反应产物则取正值。
8、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9、反应器设计的基本内容一般包括:1)选择合适的反应型式;2)确定最佳操作条件;3)根据操作负荷和规定的转化程度,确定反应器的体积和尺寸。
10.反应器按结构原理的特点可分的类型:管式,釜式,塔式,固定床,流化床,移动床,滴流床反应器。
第二章3、温度对反应速率的影响如果反应速率方程可以表示为:r=f1(T)f2(c),f1(T)是温度的影响。
当温度一定时,其值一定。
通常用阿累尼乌斯方程(Arrhenius‘ law)表示反应速度常数与温度的关系,即,为指前因子,其因次与k相同;E为反应的活化能;R为气体常数。
两边取对数,则有:lnk=lnA0-E/RT,lnk对 1/T作图,可得-直线,直线的斜率=-E/RT。
注意:不是在所有的温度范围内上面均为直线关系,不能外推。
其原因包括:(1)速率方程不合适;(2)反应过程中反应机理发生变化;(3)传质的影响;(4)指前因子A0与温度有关。
速率极大点处有:对应于极大点的温度叫做最佳温度Top。
速率为零点处有:rA=06、多相催化与吸附1)、催化剂的用途:①加快反应速度②定向作用(提高选择性)-化学吸附作用结果2)、催化剂的组成:主催化剂-金属或金属氧化物,用于提供反应所需的活性中心。
助催化剂-提高活性,选择性和稳定性。
助催化剂可以是①结构性的;② 调变性的。
载体-用于① 增大接触表面积;②改善物理性能。
如机械强度、导热性质、抗毒能力等。
化学反应工程综合复习资料(有答案)
的是 A. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径; B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径; C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径; D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速 11. 关于基元反应的认识,正确的是 A. 分子数是针对基元反应的概念; B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关 系; C. 基元反应和意义是一样的; D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数 12. 对于一个均相变容反应,针对反应物A的反应速率,下面表述正
)
10.在Pt催化剂上进行异丙苯分解反应:
C6H5CH(CH3)2 C6H6 + C3H6 若以A、B及R分别表示异丙苯、苯及丙烯,代表催化剂上的一个活
性中心,其反应步骤如下: A + A
AB+R
BB+
若表面反应为速度控制步骤,试由L-H机理和Hougen-Watson模型推
导异丙苯分解的等温速度方程式。
速率常数。
7.用一个1升的全混流反应器来确定某反应的动力学方程,A的液相溶液
分别以不同的流率和不同的初始浓度加入反应器,并测定A的出口浓
度,得到如下表所示的数据。
v0 L/min
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、知识点1.化学反应工程的研究对象与目的,研究内容。
化学反应工程的优化的技术指标。
2.化学反应动力学转化率、收率与选择性的概念。
反应速率的温度效应和活化能的意义。
反应速率的浓度效应和级数的意义。
3.理想反应器与典型反应特征理想反应器的含义。
等温间歇反应器的基本方程。
简单不可逆反应和自催化反应的特征和计算方法。
可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征和计算方法。
4.理想管式反应器管式平推流反应器的基本方程典型反应的计算。
停留时间、空时和空速的概念。
膨胀因子和膨胀率的概念。
5.连续流动釜式反应器全混流模型的意义。
全混流反应器的基本方程全混流反应器的计算。
循环反应器的特征与计算方法。
返混的概念、起因、返混造成的后果。
返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。
6.停留时间分布与非理想流动停留时间分布的意义,停留时间分布的测定方法。
活塞流和全混流停留时间分布表达式,固相反应的计算方法。
多釜串联模型的基本思想,模型参数微观混合对反应结果的影响。
7.反应器选型与操作方式简单反应、自催化和可逆反应的浓度效应特征与优化。
平行反应、串联反应的浓度效应特征与优化。
反应器的操作方式、加料方式。
8.气固催化反应中的传递现象催化剂外部传递过程分析,极限反应速率与极限传递速率。
Da和外部效率因子的定义及相互关系。
流速对外部传递过程的影响。
催化剂内部传递过程分析,Φ和内部效率因子的定义及相互关系。
扩散对表观反应级数及表观活化能的影响。
一级反应内外效率因子的计算。
内外传递阻力的消除方法。
9.热量传递与反应器热稳定性定态、热稳定性、临界着火温度、临界熄火温度的概念。
催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。
全混流反应器、管式固定床反应器热稳定条件。
最大允许温差。
绝热式反应器中可逆放热反应的最优温度分布。
二、具体内容解析一、 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))((反应区反应时间反应量反应速率=3. 工业反应动力学规律可表示为:)()(T f C f r T i C i ⋅=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工程问题R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K三、PFR 与CSTR 基本方程1. 理想间歇:⎰⎰-=--==A f A A f A x x A AA c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(002. 理想PFR : ⎰⎰-=--==A f A A f A x x AA A c c A A R p r dx c r dc v V 00)()(00τ3. CSTR : )()(00A AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ4. 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 00()Af A c R Apc A V dc v r τ==--⎰0()A AR m A c c V v r τ-==-n=00A A p c x k τ=0A A p c x k τ=n=10 x Af x Aτn=2五、可逆反应A P)()(02121A AA P A A C C k C k C k C k r --=-=-))((21Ae A C C k k -+=)()(021A Ae A x x C k k-+=温度效应: 浓度效应:⇒=-0)(A r ])1(ln[102012A Aeq x x k k R E E T --=])x (x k k E E ln[R E E A A opt --=110201212PFR 积分式CSTR :由基本方程导出 六、平行反应k 1k 2P (主反应) S (副反应)211211n An A n AS P P C k C k C k r r r +=+=β,AfA pf C C C =-=0β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:β~C A 曲线——对应面积=C P β~X A 曲线——对应面积=C P /C A0②最优加料方式:p163-164 平行反应P 111m B n A p C C k r = A+BS 222m B n A s C C k r =七、串联反应A P SA A C k r 1)(=-P A P C k C k r 21-=P S C k r 2=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A P C C /增大的因素对串连反应选择率总是不利的。
①串联反应的计算PFRCSTR t k A A e C C 10-=物料衡算S P A A C C C C ++=0②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率PFRCSTRk 1k 2o p tk opt ex τ11--=optopt opt k k x ττ111+=八、自催化反应 A +P P +PP A A C kC r =-)(22)(000P A T opt A C C C C +==000T P A P A C C C C C =+=+CC /九、变分子反应①空速SV 的物理意义与因次 ②膨胀率的定义01===-=A A A x x x A V V V ε③膨胀因子的物理含义ab a s p A )()(+-+=δ④变分子反应中停留时间t 与空时τ的大小关系 十、循环反应器的计算v v R R=反应器组合优化十一、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间的混合——混合(间歇反应器)2. 返混的起因:①空间上的反向流动②不均匀的速度分布3. 返混的结果:反应器内的浓度变化(↑↓P A C C )4. 改善措施:分割——横向分割和纵向分割5. )(t f 和)(t F 含义6. 数学期望-t 与方差2t σ 无因次方差222-=t t σσθ7. CSTR---=t t e t t f 1)( t t e t F --=1)( 12=θσ PFR )(t f 和)(t F02=θσ 8. 固相反应的计算dt t f c t c c c A A A A )()(000⎰∞-= ⎰∞-=0)()(dt t f t x x A A 9. 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,有利(3) 一级反应的情况,线性关系,无关3121Re Sc A Sh =十五、热量传递与反应器的热稳定性1. 定态条件r g Q Q = 热稳定条件2. 放热曲线与移热曲线,影响因素。
多态—A 、B 、C 点的稳定性3. 最大允许温差三、名词解释优化的经济指标:1.技术上是可行的;2.经济上的合理的;3.生产的安全程度。
生产成本中原料费用比例大小已成为现代工业生产过程先进性的重要标志。
三个决策变量:1.结构变量;2.操作方式。
3.工艺条件。
反应器的操作方式按其操作连续性可以分为间歇操作,连续操作和半连续操作。
工业反应过程开发就其核心问题而言,需要解决三方面的问题;1.反应器的合理选型;2.反应器操作的优选条件;3.反应器的工程放大。
均相反应应当满足的两个条件:1.反应系统可以成为均相;2.预混合过程的时间远小于反应时间.活化能的工程意义是反应速率对反应温度敏感程度的一种度量。
活化能越大,表明反应速率对温度变化愈敏感,即温度的变化会使反应反应速率发生较大的变化。
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。
反应级数的高低并不单独决定反应速率的大小,但反应了反应速率对浓度的敏感程度。
级数越高,浓度变化对反应速率的影响越大。
(P34)反应器设计基本方程: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、热量衡算方程式和动量衡算方程式。
反应动力学方程式是化学反应器设计的基础。
自催化反应指的是反应产物本身具有催化作用,能加速反应的进行。
自催化反应的特性是自催化反应必须加入微量产物才能启动。
平行反应选择率的温度效应是:提高温度有利于活化能高的反应;反之,降低温度则有利于活化能低的反应。
平行反应选择率与反应物浓度的关系:提高反应物浓度CA,有利于级数高的反应;反之,降低反应物浓度CA,则有利于级数低的反应。
空时、空速和停留时间:空时又称空间时间,其定义为反应器体积VR 与流体进反应器的体积流量v的比值。
空速是空时的倒数,其物理意义是单位时间单位反应器体积所能处理进口物料的体积。
停留时间指的是反应物料从进入反应器时算起到离开反应器时为止所经历的时间。
表征反应前后分子数变化程度的方法有膨胀率法和膨胀因子法。
膨胀率的定义:是反应组分A全部转化后系统体积变化的分率。
膨胀因子:是原料A消耗1摩尔时,反应系统总物质的量的变化。
返混:停留时间不动的物料之间的混合,称为逆向混合或返混。
返混的原因:1.设备中存在不同尺度的环流;2.不均匀的速度分布。
主要措施是分割。
1停留时间分布的表达有停留时间分布密度和停留时间分布函数。
2停留时间分布密度,以f(x)来表达。
其定义为,在定常条件下的连续流动系统中,对于某一瞬间t=0时流入反应器的物料,在反应器出口流体物料中停留时间介于t与t+dt之间的物料所占的分率应为f(t)dt。
3停留时间分布函数,以F(t)表示。
其定义为,在定常态下的连续流动系统中,相对于t=0瞬间流入反应器内的物料,在反应器出口物料流中停留时间小于t 的物料所占的分率。
4停留时间分布的实验测定:停留时间分布通常由实验测定,主要方法是应答技术,即用一定的方法将示踪物加入反应器进口,然后在反应器出口物料中检测示踪物的信号,以获得示踪物在反应器中停留时间分布规律的实验数据。
5示踪物的输入方法有阶跃注入法、脉冲注入法及周期输入法等。
6示踪物的基本要求:1.示踪物必须与进料具有相同或非常接近的流动性能,两者应具有尽可能相同的物理性质。
2.示踪物要具有易于检测的特殊物质,而且这种物质的检测愈灵敏、愈简捷,试验结果就越精确。