化学反应工程基本概念教学教材
化学反应工程全套教学课件
可逆反应 不可逆反应
❖ 按照反应分子数分
单分子反应 双分子反应
多分子反应
❖ 按照反应机理分 单一反应
多重反应
平行反应 同时反应 连串反应 平行连串反应 集总反应
平行反应：一例如：氯苯的再氯化 k1
C6H5Cl + Cl2
k2
对-C6H4Cl2 + HCl 邻-C6H4Cl2 + HCl
❖ 本征动力学：又称化学动力学，是在理想条件下研究化学反 应进行的机理和反应物系组成、温度、压力等参数，不包括 传递过程及反应器结构等参数对反应速率的影响。
❖ 宏观反应动力学与本征动力学的区别：宏观反应动力学除了 研究化学反应本身以外，还要考虑到质量、热量、动量传递 过程对化学反应的交联作用及相互影响，与反应器的结构设 计和操作条件有关。
❖传递工程：涉及到动量传递、热量传递和质量传递。
❖工程控制：反应器的运转正常与否，与自动控制水平 相关。
1.4 化学反应工程学中涉及的定义
❖ 宏观反应过程：在工业规模的化学反应器中，化学反应过程 与质量、热量及动量传递过程同时进行，这种化学反应与物 理变化过程的综合称为宏观反应过程。
❖ 宏观反应动力学：研究宏观反应过程的动力学称为宏观反应 动力学。
❖ 停留时间分布：在非理想流动中，不同的质点在反应器中的停 留时间不同，形成停留时间分布。
寿命分布：指质点从进入到离开反应
停留时间分布有两种
器时的停留时间分布
年龄分布：指仍然停留在反应器中的
质点的停留时间分布。
寿命和年龄的关系：寿命是反应器出口处质点的年龄。
❖ 返混：不同停留时间的质点或粒子的混合称为返混，又称为 逆向混合。是不同年龄质点的混合，逆向是时间的概念上的 逆向，不同于一般的搅拌混合。
化学反应工程课件
3、简化模型的要求：
（1）不失真； （2）能满足应用的要求；
（3）能适应当前实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值； （4）能适应现有计算机的能力；
4 、基础数学模型
1）化学动力学模型：排除传递过程因素后描述化学反应速
率、物料温度和浓度的数学关系。传统上是物理化学的 研究领域，侧重于研究反应机理；化学反应工程侧 重于 表达三者的数学关系，而直接加以应用。
（3）反应过程的优化：投资少、效率高、生产强度大、产 品质量好。 设计最佳化——反应器体积最小，投资少。 操作最佳化——管理、控制最佳化，最佳操作参数。
（4）反应器的工程放大： 对现成的生产工艺，进行生产规模放大； 新产品研发：小试——中试——扩大试验；
反应过程开发放大方法
• 逐级经验放大法
• 相似放大法
1 、化学工程发展史及化学反应工程学科的形成
• 化学工程学科体系的基本内容：
化学工程共同的现象，可概括为“三传一反”，即动 量传递、热量传递、质量传递及化学反应，其学科形成了 以传递过程及化学反应工程为核心的学科体系（包括化工 热力学、化工单元过程、分离工程、化工系统工程等）
过程工程
• 过程工程（process engineering)的概念是对“化学工程” 概念的拓展。化学工程学在发展过程中不断向科技新领域 渗透拓展，应用对象已经涵盖了所有与物质的物理、化学 加工过程相联系的工业部门，这个部门称为“过程工业” （process industry），包括石油炼制、化学工业、能源 工业、航空、军事、冶金、环保工业、建材、印染、生物 技术、医药、食品、造纸等工业部门。
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。 化工生产过程是由物理过程和化学反应过程组成的。化 工设备分为“物理型”和化学反应器两大类。在化学反应器 中发生化学反应，由原料转换成产物，是化工生产的核心设 备。
《化学反应工程》教学大纲
《化学反应工程》教学大纲课程名称化学反应工程课程编号课程英文名称Chemical Reaction Engineering课程类型专业基础课总学时 64学时（理论50学时，实验14学时）学分 4适用专业化学工程与工艺先修要求高等数学、物理化学、化工原理、开课安排第六学期开课，周五学时一、课程基本目的《化学反应工程》是化学工程类专业继物理化学、化工原理、化工数学等课程后开设的一门主修专业课。
目的是使学生掌握化学反应工程的基本概念、原理和方法，包括反应动力学及传递过程基本原理、理想流动模型及理想反应器、停留时间分布以及混合程度对反应的影响、反应器的设计与分析方法等。
二、学习收获：通过本课程的教学，使学生掌握建立化学反应动力学模型及反应器流体传递过程模型的方法，并根据化学反应特性及反应器特性，掌握反应器的设计、选型、放大与最优化，为将来深入研究与开发化工反应过程打好基础。
四、内容提要：《化学反应工程》是研究化学反应工程问题的学科，它以化学反应及化学反应器工程问题为研究对象，将反应特性及反应器的特性结合起来研究化学反应在工业上进行有效实施的一门专业主干课程。
该课程的主要内容包括均相与非均相反应动力学基础、理想反应器模型、非理想流动的停留时间分布及混合程度对化学反应的影响、均相非理想流动的流动模型以及气固相催化反应器非均相反应器等内容。
绪论（2学时）1. 化学反应工程的任务和范畴。
2. 化学反应工程的研究方法。
3. 化学反应工程与其他学科的关系。
4. 如何学好反应工程。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 化学反应工程的任务和范畴。
2. 化学反应工程的研究方法——数学模拟法。
要求一般理解与掌握的内容有：化学反应工程与其他学科的关系。
难点：数学模拟法。
第1章均相反应动力学（8学时）明确反应速度的定义及表示方法，掌握转化率、收率、选择性的概念，研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。
化学反应工程第四版教学设计
化学反应工程第四版教学设计写在前面化学反应工程是化学工程领域的一门基础课程，主要涉及到化学反应的基本原理、动力学、热力学、平衡等方面的知识，并通过实例和案例介绍化工生产中的反应器设计、反应机理研究以及相关工业过程的优化设计等内容，是化工专业大学生必须要掌握的一种课程。
针对该课程，我们进行了第四版的教学设计，在教学方法、实践环节等方面进行了更加科学、可操作性更强的设计和优化，以期能够帮助学生更好地掌握和应用化学反应工程知识。
教学大纲第一章化学反应基本原理•化学反应动力学学习•化学反应的热力学基础•化学平衡原理的基本概念和应用第二章反应器设计•单相反应器的设计•多相反应器的设计•反应机理的研究方法第三章工业反应工程实例•生产乙酸工艺流程介绍•生产苯乙烯工艺流程介绍•硝化甘油工艺流程介绍教学方法理论教学理论教学主要采用模块化授课法和案例教学法相结合的方式进行。
教师按照章节内容安排课程内容，可将部分理论知识应用到实际工业生产过程中进行案例分析。
如生产乙酸中所使用的醋酸加氧脱氢反应、硝化甘油的氧化反应等。
实验教学实验教学主要采用小组合作的方式进行。
以单相反应器的设计实验为例，学生将被分成四人小组，在实验室同一时间完成反应器的设计与搭建实验，通过实验的方式让学生更好地掌握反应器设计的基本原理和操作技巧。
课外实践针对本课程，我们还将开展相关课外实践活动，包括拜访企业、参加工业实践项目等方式，通过实践方式让学生在实际生产环境中体验学习到的知识。
例如参观乙酸生产厂家进行实地考察、参与部分工业过程实践项目等。
评价方式评价方式采用多维度评价方式进行，分为理论考试、实验报告评价、实验操作表现评价等多个方面进行考核，以期全面评价学生的学习情况。
结语化学反应工程第四版的教学设计旨在通过科学、实用的教学方法以及相关的课外实践，让学生更好地掌握化学反应工程的知识和技能，并更好地应用到相关的工业生产环境中，为相关领域的发展做出贡献。
化学反应工程教案10_胡江良
化学反应工程教案10_胡江良教案：化学反应工程教案一、基本信息1.教学对象：高中化学学生2.授课内容：化学反应工程3.教学目标：了解化学反应工程的基本概念、原理和应用二、教学方法1.讲授法：通过讲解概念、原理和应用，深入理解化学反应工程的内容；2.实验法：进行一些简单的实验，帮助学生理解反应工程的实际操作；3.讨论法：组织学生进行小组讨论，共同解决实际问题；4.案例分析法：通过一些典型案例的分析，帮助学生理解反应工程的具体应用。
三、教学内容1.化学反应工程的概念和基本原理A.反应工程的定义和分类B.化学反应的热力学和动力学基础C.反应的速度方程和速率常数D.反应的平衡和反应热2.化学反应的实际操作A.反应的热平衡和控制B.反应的物质平衡和控制C.反应的高效与高选择性控制D.反应的安全控制3.化学反应工程的应用A.化学反应的工业应用B.化学反应的环境应用C.化学反应的能源应用四、教学过程第一节：化学反应工程的概念和基本原理1.介绍反应工程的定义和分类2.介绍反应的热力学和动力学基础3.介绍反应的速度方程和速率常数4.介绍反应的平衡和反应热第二节：化学反应的实际操作1.讲解反应的热平衡和控制方法2.讲解反应的物质平衡和控制方法3.讲解反应的高效与高选择性控制方法4.讲解反应的安全控制方法第三节：化学反应工程的应用1.介绍化学反应的工业应用案例2.介绍化学反应的环境应用案例3.介绍化学反应的能源应用案例五、教学评估1.参与讨论2.完成小组作业3.完成实验报告六、教学资源1.教材：高中化学教材2.实验设备：反应瓶、试管、温度计等3.实验药品：氢氧化钠、盐酸、过氧化氢等七、教学反思化学反应工程是一个很重要的学科，它是化学技术和工程技术的基础。
通过本节课的教学，学生可以了解化学反应工程的基本概念、原理和应用。
通过实验和案例分析，可以帮助学生更好地理解反应工程的实际操作和应用。
此外，通过小组讨论和评估，可以帮助学生更好地掌握反应工程的知识和技能。
《化学反应工程》教学大纲
《化学反应工程》教学大纲《化学反应工程》课程教学大纲【学时学分】 64 学时； 4学分【开课模式】必修【实验学时】 12学时【上机学时】0学时【课程类型】专业基础课【考核方式】考试【先修课程】物理化学，高等数学等【开课单位】石油化工系【课程编号】 G02019【授课对象】大专（3年制）石油化工生产技术一、本课程教学目的和任务本课程是化学工程与工艺专业的专业基础必修课，其主要任务是使学生掌握化工生产中的关键过程——化学反应过程的基本理论和知识，培养学生具体分析、计算和解决化工生产中有关化学反应过程的实际问题的能力。
1、课程对学生思想品德培养的目标要求：①通过课程讲授、复习及辅导、作业等教学环节，培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。
②通过用理论分析解决问题的过程中，培养学生辩证唯物主义的思想方法。
③通过我国反应工程发展史及现状，激发学生为化工事业献身的精神。
2、课程对学生知识与能力培养的目标要求：①培养学生从基础理论、工程观点、经济观点出发，综合处理工程问题的能力。
②培养学生能熟练进行反应器选型、设计、校核的能力。
③培养学生根据反应的特点分析反应器的问题，具有解决工业反应器的问题的能力。
④通过实验数据的收集和解析，培养学生实验设计和处理数据能力。
3、课程对学生科学思维方面的目标要求：①通过基本原理的学习，使学生掌握过程的本质，在众多影响因素中，抓住问题的主要方面，提高学生的科学思维能力。
②通过计算问题的学习，使学生掌握计算依据的基本概念、模型简化处理的方法，从而培养学生抽象的思维能力。
③通过典型反应器的学习，使学生了解应从基本原理出发来分析反应器性能、特征、应用范围及强化方法，培养学生逻辑思维能力。
二、本课程的性质、特点及基本要求本课程是在学完物理化学、化工原理、化工热力学的基础上，讲授化学反应过程的基本理论和知识，以研究工业反应器为主体，介绍反应工程的基本概念、原理和方法，以及反应器的设计、优化、开发、放大问题。
化学反应工程第三版李绍芬
化学反应工程第三版李绍芬1. 简介《化学反应工程第三版李绍芬》是一本关于化学反应工程的经典教材，由李绍芬教授主编。
本书主要介绍了化学反应工程的基本概念、原理和应用，涵盖了从反应动力学到反应器设计的各个方面内容。
2. 内容概要本书共分为十个章节，内容涵盖广泛，包括了反应动力学、反应器理论与设计、传热与传质、固定床反应器等。
•第一章介绍了化学反应工程的基本概念和主要内容，为后续章节的学习打下基础。
•第二章详细介绍了反应动力学的理论与实践，包括反应速率方程、反应级数、反应速率常数等概念。
•第三章探讨了反应器的类型和基本原理，包括批式反应器、连续式反应器、半批式反应器等。
•第四章介绍了反应器的设计原则和方法，包括选择反应器类型、确定反应器尺寸等。
•第五章讲解了传热和传质在反应工程中的重要性，介绍了由传热与传质引起的影响和计算方法。
•第六章介绍了固体颗粒的基本性质和反应器，包括固定床反应器的设计和操作。
•…本书结合了理论和实践，并通过大量的实例和案例讲解，使读者能够更好地理解和应用化学反应工程的知识。
3. 特点与亮点《化学反应工程第三版李绍芬》的特点与亮点主要体现在以下几个方面：•综合性和系统性：本书囊括了化学反应工程的各个方面内容，从基本概念到实际应用都有所涉及，能够满足读者全面学习的需求。
•理论与实践结合：本书不仅介绍了反应工程的理论知识，还通过大量实例和案例进行讲解，帮助读者将理论应用到实际中。
•说明详细、语言简洁：本书的说明详细且语言简洁，能够让读者更容易理解和掌握知识。
•更新与全面：本书是第三版教材，对于最新的研究成果和进展进行了更新，并且涵盖了化学反应工程的全面内容。
4. 适用对象《化学反应工程第三版李绍芬》适用于化学工程、化学专业的本科生和研究生，以及从事相关工作或研究的专业人士。
无论是从事科研、工程设计还是教学的相关人士，都可以通过阅读本书来提高自己的理论水平和实践能力。
5. 总结《化学反应工程第三版李绍芬》是一本全面系统介绍化学反应工程的经典教材，其内容涵盖了化学反应工程的各个方面，可以帮助读者更好地理解和应用化学反应工程的知识。
化学反应工程
2 3 10
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
西南科技大学
§2-3 复合反应
二、平行反应
1)速率方程积分式 为简化讨论，假定主、副反应均为一级不可逆反应，
其微分速率方程分别为：
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
§2-3 复合反应
二、平行反应
根据选择性的定义可得：
aP aA,2 k1 SP aS aA,1 k2
2 3 26
将式(2-3-17)分别代入式(2-3-20)和(2-3-23)中可得：
CP CPO
a p k1 1 exp k1 k2 t C AO a k k A,1 1 2
2 3 1
西南科技大学
Reaction Engineering)
§2-3 复合反应
一、基本概念及术语
２）如果几个反应是依次发生的，这样的复合反应称为
串联反应，如下式所示： A B P R S
2 3 2
３）此外，还有由平行和串联反应组合在一起的复合反 应，如下两式所示：
摩尔数与反应掉的着眼反应组份Ａ的摩尔数之比值。
P
4. 得率
np npo nAO nA
2 3 5
得率，以符号Xp记之，它表示生成的目标产物P的摩尔 数与着眼反应物姓的起始摩尔数之比，即：
X P n p n po / nAO
化学反应工程(Chemical
2 3 6
rA.1 k1CA 主
化学反应工程学讲义
掌握换热式固定床催化反应器床层轴向温度的变化规律及其影响因素和利用热点（或冷点）的位置变动判断反应器操作工况。
了解换热式固定床催化反应器的设计优化问题，参数敏感性问题以及飞温和失控现象。
了解自热式固定床催化反应器的操作工况。
了解液化床催化反应器的主要结构及操作，两相理论的概念及床层中气泡行为。
了解实验室反应器的主要类型及其特点。
三、学时安排本科四年制《化学工程与工艺专业》适用（６４学时）第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章3 9 10 8 9 11 8 33返回第一章概述无论是化学工业还是冶金、石油炼制和能源加工等工业过程，均采用化学方法将原料加工成为有用的产品。
生产过程包括如下三个组成部分：图1.1 典型的化学加工过程第①和③两部分属于单元操作的研究范围；而②部分是化学反应工程的研究对象，是生产过程的核心。
上图为厂区夜景，点击可进入有更多介绍工厂及设备的图片第一节化学反应工程一、化学反应工程的研究对象化学反应工程是化学工程学科的一个重要分支，主要包括两个方面的内容，即反应动力学和反应器设计分析。
反应动力学--研究化学反应进行的机理和速率，以获得工业反应器设计与操作所需的动力学知识和信息，如反应模式、速率方程及反应活化能等其中速率方程可表示为：r=f（T、、P）（对于一定的反应物系）而言--随时间、空间变化其中，r为反应系统中某一组分的反应速率，代表浓度的矢量，P为系统的总压。
反应器设计分析--研究反应器内上述因素的变化规律，找出最优工况和适宜的反应器型式和尺寸。
注意：化学反应是研究反应本身的规律，与反应器内各局部的状况有关，而反应器总体的性态。
所以可以说反应动力学从点上着眼，而反应器的设计与分析则从面上（体上）着手。
二、化学反应的分类（反应工程学科）无论是自然界还是实际生产过程中，存在各种各样的化学反应，通常为了便于研究和应用，将化学反应进行分类。
下表中给出了常见的化学反应分类、方法和种类，一些可能同时属于两个或者更多的反应种类。
化学反应工程课件—第二章（反应速率）（ＰＤＦ）
1
第二章 反应动力学基础
讲授内容
1 基本概念 2 单一反应速率式 3 复合反应 4 链锁反应
2009-5-3
2
2.1 基本概念
1 化学计量方程
本节 讲授 内容
2 化学反应速率的定义 3 转化率等重要概念
4 化学反应速率方程
4 反应机理与速率方程
2009-5-3
3
一、化学计量方程
100 − x / 2
100 − x / 2
解得： x = 1.504mol
y = 0.989mol
乙烯的转化量为 ：1.504 + 0.989 / 2 = 1.999mol
2009-5-3
23
所以，乙烯的转化率为： 1.999 /15 = 13.33%
环氧乙烷的收率为： 1.504 /15 = 10.03%
和反应后的摩尔数 yk0、yk为着眼组分K的 起始摩尔分率和反应后
yK
= yK 0 (1− xK )
1+ δK yK0xK
对于任何反应组分i有
2009-5-3
的总摩尔数
yi
= yi0(1− xi )
1+δK yK0xK
=
yi0
(1−
αi αK
yK0 yi0
xK )
1+δK yK0xK 27
δK
= n − n0 nK 0 − nK
意
算结果均是如此)，对于复杂反应Φ ≠ x
¾ 收率也有单程和全程之分（循环物料系统）
¾ 无论是收率还是选择性，还有其它的定义(结果不
一样，但说明同样的问题)
¾ 转化率x只能说明总的结果， Φ 说明在转化的反
《化学反应工程》教学大纲
《化学反应工程》教学大纲课程编号：01100730 课程性质：必修课程名称：化学反应工程学时/ 学分：48/3英文名称：Chemical Reaction Engineering 考核方式：闭卷笔试选用教材：《化学反应工程》朱炳辰化学工业出版社《化学反应工程原理》张濂等华东理工大学出版社大纲执笔人：许志美先修课程：物理化学、化工原理、高等数学大纲审核人：适用专业：化学工程与工艺及相近专业一、教学基本目标化学反应工程是以工业规模的化学反应过程为研究对象，研究过程速率及其变化规律，宏观动力学因素对化学反应过程的影响，以实现工业反应过程开发、设计、放大和操作的优化。
学习本门课程，学生应牢固地掌握化学反应工程中最基本的原理和计算方法，运用科学思维方法，增强提出问题、分析问题和解决问题的能力。
课程教学将突出阐述反应工程理论思维方法，重点讨论影响反应结果的工程因素（如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等），并以开发实例进行分析，培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。
二、教学基本内容1.绪论学习了解反应工程的研究对象，研究目的和研究方法。
2.化学反应动力学掌握化学反应速率的不同表示方式及相互关系。
掌握转化率、收率与选择性的概念。
掌握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理想化学反应器与典型化学反应的基本特征理解简单反应、可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征，掌握复杂反应系统反应组分的速率、选择性和收率的计算方法。
掌握等温间歇反应器的基本方程，及反应时间、反应器体积的计算方法。
4理想管式反应器掌握管式平推流反应器的基本方程，理解平推流反应器的停留时间、空时和空速的概念及其应用。
5.连续流动釜式反应器深入理解全混流模型的意义。
掌握定态下全混流反应器的基本方程，以及定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算。
根据化学反应的不同类型能正确地选择反应器的组合方式、加料方式、原料浓度及操作温度。
反应工程教学大纲
反应工程教学大纲一、引言反应工程是化学工程领域的一个重要分支，它研究化学反应过程在工程实践中的应用。
通过了解反应工程的基本原理和方法，学生可以掌握化学反应工程的基本理论和实践技能，从而为未来从事化工生产、环境保护和新能源等领域奠定基础。
本教学大纲旨在为反应工程教学提供一个全面的框架，涵盖基本概念、实验技术和应用案例，以培养学生的理论思考能力和实践操作能力。
二、课程目标1. 掌握反应工程的基本概念和基本原理；2. 了解反应工程的实验技术和实践操作方法；3. 能够分析和评估化学反应的速率和转化率；4. 能够设计和优化化学反应过程；5. 了解反应工程在工程实践中的应用案例。
三、教学大纲1. 反应工程基本概念- 反应工程的定义和发展历程；- 反应工程的重要性和应用领域； - 反应工程的基本原理和基本方程。
2. 反应动力学- 反应速率和速率方程；- 反应动力学的基本概念和方法； - 推导和解析动力学方程。
3. 反应平衡和转化率- 反应平衡的概念和条件；- 质量和摩尔转化率的定义和计算； - 转化率和反应平衡的关系。
4. 理想反应器设计- 理想反应器的定义和分类；- 反应器的体积和流量计算；- 反应器的转化率和选择性计算。
5. 非理想反应器设计- 反应器的不完全混合和分段操作；- 反应器的稳态和动态行为分析；- 反应器的温度和浓度分布计算。
6. 实验技术与工程实践- 反应器的实验操作和安全措施；- 反应器的实时监测和控制方法；- 反应器的实际应用和工程示例。
四、教学方法1. 理论课讲授：通过课堂讲授的方式，系统介绍反应工程的基本原理和概念，并进行示例分析和学生讨论。
2. 实验实践：通过实验操作，让学生亲自参与化学反应过程，并进行数据分析和报告撰写。
3. 计算作业：布置反应工程相关的计算作业，让学生通过计算锻炼分析和解决实际问题的能力。
4. 应用案例研究：引导学生研究和分析反应工程在工程实践中的应用案例，培养学生的综合应用能力。
化学反应工程 教案新部编本(1-3章)
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]任教学科：_____________任教年级：_____________任教老师：_____________xx市实验学校第一章绪论1.1 化学反应工程学的范畴和任务1.1.1化学反应工程发展简述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。
1.1.2 化学反应工程的范畴和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。
一、研究的范畴1.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。
2.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。
3.催化剂4.设备型式、操作方法和流程有小试到扩是出现放大效应，因此工业装置的反映条件必须结合工程上的考虑才能合理的确定。
反应器型式：管式、釜式、塔式、固定床或流化床等。
操作方式：分批式、连续式或半连续式。
反应器的型式与特性表型式适用反应优缺点搅拌槽液相、液—液、液—固相适用性大，操作弹性大，温度、浓度易控制，产品质量均一管式气相、液相返混小，反应器容积小，比传热面大空塔或搅拌塔液相、液—液相结构简单，返混程度与高/径比及搅拌有关，轴向温差大鼓泡塔或挡板鼓泡塔气—液相，气—液—固相气相返混小，液相返混大，温度较易调节，气体压降大，流速有限制填料塔液相、气—液相结构简单，返混小，压降小，有温差，填料装卸麻烦板式塔气—液相逆流接触，气液返混均小，流速有限制，如需传热，常另加传热面喷雾塔气—液相快速反应结构简单，液体表面积大，停留时间受塔高限制，气流速度有限制固定床气—固相返混小，催化剂用量少，不易磨损，装卸麻烦，传热控温不易流化床气—固相，特别是催化剂失活很快的反应传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大，磨损大，返混大，对转化率不利，操作条件限制大移动床同上固体返混小，固气比可变性大，床内温差大，调节困难滴流床气—液—固相催化剂带出少，分离易，气液分不要均匀，温度调节困难蓄热床气相，以固相为热载体结构简单，调节范围较广，切换频繁，温度波动大，收率低喷嘴式气相，高速反应的液相传热、传质速度快，流体混合好，反应物急冷易分批式（或间歇）操作：是指一批反应物料投入反应器内后，让它经过一定的反应，然后再取出的操作方法。
- 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)。
化学反应工程基本概念第一章1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。
2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。
3. 化学反应器的数学模型包括（动力学方程式、物料横算式子、热量衡算式、动量衡算式和参数计算式）4. 所谓控制体积是指（能把反应速率视作定值的最大空间范围）。
5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为（分布参数模型）。
6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为（非定态模型）。
7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。
第二章1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。
2. 对于反应aA + bB → pP + sS，则rP =( p/a )rA。
3.着眼反应物A的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A的量/反应开始的物料A的量)。
4. 产物P的收率ΦP 与得率ХP和转化率xA间的关系为( Xp/Xa )。
5. 化学反应速率式为rA =kCCAαCBβ，用浓度表示的速率常数为kC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数k P，则k C=[ (RT)的a+B次方]k P。
6.对反应aA + bB → pP + sS的膨胀因子的定义式为（P+S）-(A+B))/A 。
7.膨胀率的物理意义为 (反应物A全部转化后系统的体积变化率)。
8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。
9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。
10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。
11. 平行反应A → P、A → S 均为一级不可逆反应，若E1＞E2，选择性Sp与(A的浓度)无关，仅是 (A的浓度) 的函数。
12. 如果平行反应A → P、A → S均为一级不可逆反应，若E1＞E2，提高选择性S P应(提到温度)。
13. 一级连串反应A → P → S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应(降低)k2/k1。
14. 产物P的收率的定义式为 (生成的全部P的物质的量/反应掉的全部A的物质的量)15. 产物P的瞬时收率φP的定义式为(生成的物质的量/反应的A的物质的量)16. 产物P的选择性SP的定义式为(单位时间内产物P的物质的量/单位时间内生成产物S的物质的量)17. 由A和B进行均相二级不可逆反应αA A+αBB = αSS，速率方程为：r A =－dCA/dt=kCACb。
求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式（2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。
已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。
第三章1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。
2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。
3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ∆ }。
4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - }5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。
6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = Gr dQ dQ dT dT>}。
7. 全混流反应器的返混 （无限大）。
8. 平推流反应器的返混为 (为零)。
9. 平推流是指 (反应物料以一致的方向向前移动)。
10. 全混流是指 (刚进入反应器的新鲜物料与已存在的反应器中的物料能达到瞬间的完全混合)。
11. 平推流的特征为 (所有物料颗粒在反应器中的停留时间相同不存在反混)。
12. 全混流的特征为 (反应器中各处浓度温度相等 且都与出口处一致 反混无限大)。
13. 如果将反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为 (循环反应器)。
14. 对循环反应器，当循环比β→0时为 (平推流) 反应器，而当β→∞时则相当于(全混釜)反应器。
15. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用 (全混流) 反应器为宜。
16. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用 (平推流) 反应器为宜。
17. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：对于放热反应要使反应速率尽可能保持最大必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度，这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
18. 对于反应，r R ＝k 1C A 2，E 1；r S ＝k 2C A ，E 2，当E 1＞E 2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？答：对于平行反应ART EE A RTE RTE S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。
19. 在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R ，r A ＝kC A kmol/m 3·hk=9.52×109exp[-7448.4/T] h -1C A 0＝2.3 kmol/m 3，M R ＝60，C R 0＝0，若转化率x A ＝0.7，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天。
求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ）解：)/(22.3230m kmol x C C A A R ==A x A A x AA A x k x dx k kC dx C t A A-=-==⎰⎰11ln111000 92.0502734.7448ex p 1052.99=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯=k)(31.17.011ln 92.01h t =-= 24500000=+t t M VC R R )(2.226022.32406.2500003m V =⨯⨯⨯=20. 应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h -1，原料液的进料速度v 0＝10m 3/h ，要求最终转化率x A ＝0.9，试求V 1、V 2和总容积V 。
解：对于一级不可逆反应应有21010111)1(1)1(1)1(A A A A A A A x kC x kC x x r -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=∂-∂代入⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡----=∂-∂+-i A i A i A iA iA iA r r x x x r ,1,1,,,,111)1(得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=-)1(1)1(11)1(1102001210A A A A A A A A x kC x kC x x x kC整理得 022121=+-A A A x x x∵9.02=A x ， ∴6838.01=A x ∴)(35.2)6838.01(92.06838.0)1(111h x k x A A =-=-=τ)(5.233101m v V ==τ)(35.2)9.01(92.06838.09.0)1(2122h x k x x A A A =--=--=τ)(5.233202m v V ==τ总容积)(47321m V V V =+=21. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下k ＝0.92m 3/（kmol.h ），C A 0＝2.30kmol/m 3，v 0＝10m 3/h ，要求出口x A =0.9，计算该操作最优容积比V 1/V 2和总容积V 。
解：31202120111)1(2])1(1[)1(A A A A A A A x kC x kC x x r -=-∂∂=∂-∂代入]11[1)1(1,2,0,1,1,1,A A A A A A r r x x x r ----=∂-∂])1(1)1(1[1)1(221,2021,201,31,20A A A A A A A x kC x kC x x kC ---=-741.0099.001.33112131==-+-A A A A x x x x∴ h x kC x x A A A A 22.5)741.01(3.292.1741.0)1(2210011=-⨯⨯=--=τ h x kC x x A A A A 51.7)9.01(3.292.0741.09.0)1(2220122=-⨯⨯-=--=τ695.051.722.52121===ττV V 总容积021v V V V ⨯=+=τ∴33.127)22.551.7(10m V =+⨯=22.在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率可达0.85。
现将反应转移至一个等体积的全混流反应器中进行，操作条件完全不变，试问出口转化率将为多少？解 ： 00110000102121111ln()(1)1(1)11ln()(1)10.850.655xA xA AA A A A A A A A A A A A A A A A A dx dx V C C v KC KC x K x C C x KC K x x K x K x x x ττττ====---==-==--==⎰⎰23. 等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级反应A → B,r A =0.01C A 2mol/(l.s)，当C A0为1mol/l 时，求反应至C A ＝0.01mol/l 所需时间。
解：00.0102010.01111()99000.010.011AA A x C A AA A C A AA dx dC dC C r r C s τ==-=---=-=⎰⎰⎰24. 液相反应A →R 在一全混釜中进行，C A0＝1mol/l ，反应速率常数k ＝1l/（mol.s ），求：1） 平均停留时间为1s 时该反应器的x A ； 2） 若v 0＝1l/s ，x A ＝0.56，求反应器的体积。
第四章1. 停留时间分布的密度函数在t ＜0时，E （t ）=（0）。
2. 停留时间分布的密度函数在t ≥0时，E （t ）（>0）。
3. 当t=0时，停留时间分布函数F （t ）=（0）。
4. 当t=∞时，停留时间分布函数F （t ）=（1）。
5. 停留时间分布的密度函数E （θ）={ t }E （t ）。
6. 表示停留时间分布的分散程度的量σθ2＝[ 1/(t*t) ]σt 2。
7. 根据示踪剂的输入方式不同，测定停留时间分布的方法主要分为（脉冲示踪法）和（阶跃示踪法）。