反应工程(总复习)word版本

第二章 反应动力学基础
恒容：
积分
先假定反应级数，再 检测线性相关
微分法： 微分法是根据不同实验条件下测得的反应速 率，直接由速率方程估算参数值。
两边取对数
第三章 釜式反应器
釜式反应 器特点
a. 操作方式：连续操作、间歇操作或者半间歇（半连续）操作；
b. 釜式反应器设有搅拌装置，保证釜内反应物料浓度均一，反应区内 的反应温度均匀。
第一章 绪论
转化率、收率和选择性三者的关系：
化学反应器的类型
管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、移动床反应 器、滴流床反应器
化学反应的操作方式
（1）间歇操作：非定态过程，物系组成随时间而变 （2）连续操作：定态过程，物系组成位置而变 （3）半间歇（半连续）操作：
第一章 绪论
分离
r = f (c,T)
第二章 反应动力学基础
一定温度下，f1(T)为常数，用k来表示
可逆反应
温度对反应速率的影响 温度对反应速率的影响体现在对反应速率常数k的影响 阿累尼乌斯方程（阿乌方程）
说明可逆吸热反应的速率总是随着温度的升高而增加 反应温度一定：反应速率随转化率的增加而下降； 转化率一定：反应速率随温度升高而增加。
计算转化率起始状态选择问题：连续反应器，以反应器进口原料的状态作 为起始状态；而间歇反应器则以反应开始时的状态为起始状态。当数个反 应器串联时，往往以进入第一个反应器的原料组成作为起始状态。
单程转化率：新鲜原料通过反应器一次这到的转化率；以反应器进口物料 为基准的转化率。
全程转化率：新鲜原料进入反应系统到离开系统止所达到的转化率；以新 鲜原料为基准计算的转化率，其值必定大于单程转化率。
第二章 反应动力学基础
可逆放热反应的速率随温度的升高即可能增加，又可 能降低。
等转化率曲线。温度较低时，反应速率随温度的升高 而加快，到达某一极大值后，随着温度的继续升高， 反应速率反而下降。
最佳温度
第二章 反应动力学基础
复合反应：在同一个反应体系中进行若干个化学反应时，称为复合反应。
单位时间内单位体积反应混合物中某一组分i的反应量叫做该组分的转化速率 （i为反应物）或生成速率（i为反应产物），并以符号 来表示。
《反应工程》第二版，李绍芬主编，化学工业出版社
考试题型：
1
填空题
2
选择题
3
计算题
20分 20分 60分
考试时间： 待定
考试地点： 待定
第一章 绪论
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，包括反应动力 学和反应器设计与分析。
均相反应：气相、液相和固相 化学反应分类： 非均相反应：气固、气液、液液、液固、固固和气液固。
第一章 绪论
单程转化率:(NP两点间进行计算)
A+B 循环气
R 全程转化率:(MQ两点间进行计算)
新鲜气 M
反应器 N
分离器
P
Q
转化率是针对反应物而言，收率则是针对生成物而言，定义为：
产物
与转化率一样，收率也有单程收率和全程收率之分
对于单一反应，转化率与收率数值上相等，且无论按那一个反应产物计算的收率，数 值上都相等，当反应系统进行的反应不止一个时，则不相等。
连续釜式反应器的物料衡算式
c 均一 T 均匀
输
输
消
累
入 = 出 + 耗 + 积 =0
间歇釜式反应器的物料衡算式
输
输
消
累
入= 出 + 耗 + 积
=0
=0
第三章 釜式反应器
等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）
间歇反应的操作时间由两部分组成：一是反应时间，即装料完毕后算起至达到所要 求的产品收率时所需时间；另一是辅助时间，即装料、卸料及清洗等所需时间之 和。
催化反应和非催化反应
化学反应工程的“三传一反” 动量、热量和质量传递。
反应进度（ ξ ）的定义：任何反应组分的反应量与其化学计量系数的之比恒为定 值，推广到任何反应，并表示为：
反应物取负值，反应产物取正值
永远取正值
第一章 绪论
转化率：是某一反应物转化的百分率或分率，定义为：
选择关键组分（不过量）计算转化率
反应时间计算
等容
对于单一反应，间歇反应器的反应时间取决于反应组分的初始浓度（一级反应除 外）和所要求达到的最终转化率。
一级不可逆反应
反应时间与反应物料的起始浓度无关
反应物达到一定转化率所需要的反应时间，只取决于过程的反应速率，即动力学因 素，而与反应器的大小无关。反应器的大小是由反应物料的处理量决定的。
就是每一个反应对整个反应速率的贡献之和
组分A参加 一个反应
组分A参加 二个反应
组分P是反应物A的 产物，又是生成物R 的反应物
Fra Baidu bibliotek
反应体系存在着两个并列反应。其中各个反应都可 按着单一反应来处理。
反应体系存在着相同的反应物和不同的产 物，叫平行反应。
A反应的反应产物同时又是B反应的反应物，叫连 串反应
第二章 反应动力学基础
通常用瞬时选择性来评介主逼反应的相对大小，由反应选择性的定义，可以得到瞬时 选择性的表示如下：
反应速率方程的变换和积分 恒容：
单一反应：
第二章 反应动力学基础
变容：
无论是恒容还是变容，以浓度表示反应物系组成时的变换方法，概括起来为一个 换算公式：
以上变容情况只适应于气相反应，液相反应一般视为恒容处理； 变换是建立在原料起始组成一定而言，原料组成改变，反应速率和转化率也改变 动力学参数的确定 积分法： 积分法是将速率方程积分后，再对实验数据进行处理。
任何化学反应都以一定的速率进行，通常以单位时间内单位体积反应物系中某一反 应组分的反应量来定义反应速率。
=0，恒容过程
需要注意：无论按那一个反应组分计算的反应速率，其与相应的化学计量系数之比 恒为定值。 反应速率方程 对任何化学反应的速率都发生影响的是温度和浓度这两个因素。定
量描述反应速率与温度及浓度的关系，叫做反应速率方程
第三章 釜式反应器
间歇反应器的体积
反应体积
等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）
平行反应
实际体积
化学反应速率方程形式相同，化学计量系数相等：
反应器设计最基本的方程
反应器设计的基本方程： （1）描述浓度变化的物料衡算式，或称连续方程；（质量守恒定律）
（2）描述温度变化的能量衡算式，或称能量方程； （能量守恒定律）
（3）描述压力变化的动量衡算式，或称动量方程； （动量守恒定律）
（4）综观三种衡算式，根据各自的守恒定律，均符合下列模式：
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第二章 反应动力学基础