化学反应工程知识点回顾

第一章 知识点

1.化学反应工程学的范畴和任务

2.化学反应工程学的基本方法

3.化学反应工程学的学科系统和编排

第二章 均相反应动力学基础 知识点

1、概念:

①化学计量方程： 反应物 - ， 产物 +

②化学反应速率

等温定容反应 dt dc r A

A -=-

反应速率之比等于各计量系数的比值。

③反应转化率

反应程度 膨胀因子

δA 关键组分A 的膨胀因子

物理意义：每反应掉一个摩尔A 所引起反应体系总摩尔数的变化量。

④反应速率方程:

反应级数 a 、b 由实验确定

k 遵循Arrhenius 方程

i α1A A dn r V dt -=-00-=

K K K K n n x n 0k k k n n

ξα-=1s

i

i A A αδα

==∑a b A A B r kC C -=

2、单一反应的速率方程

重点：求取动力学参数

1)不可逆反应

微分方程: 积分方程: 2)可逆反应

微分方程: 反应平衡时： 3)均相催化反应

微分方程 积分方程

4)自催化反应 当C A = C M0/2 时，反应速率最大

3、复合反应:

平行反应

串联反应 总收率 选择性

0exp[]a E k k RT

=-a b A A A B dC r kC C dt

-==-0A A C A a b C A B

dC kt C C =⎰'A A A S dC r kC k C dt

-=-=-0

A Ae Se r kC k C '-=-=()A A C A dC r kC C dt -=-=A A A C

dC r kC C dt

-=-=0max 0001ln[]A M M A C t C k C C =-0121()ln ln 1A C A A C k k C t C x +==-A B P R +→+A B S +→A B P R S

+→→+0000()/()///--Φ=

=P P P P P A A n n p C C p n a C a

0000()/()/;;()/()/--==--p p p p p p A A A A n n P C C P S S n n a C C a

第三章理想反应器

1返混的基本定义

2几个时间的定义

反应持续时间t r－－在间歇反应器中反应达到一定转化率所需时间（不包括辅助时间）。

停留时间t－－连续流动反应器中流体微元从入口到出口所经历的时间。

空间时间τ－－反应器有效体积V R和反应流体入口条件下体积流率V0之比。（假设时间）

空间速度（空速）S v[时间－1]－－单位时间内投入到反应器中的物料的标准体积与反应器有效容积或催化剂体积之比。

3间歇反应器、全混流反应器和平推流反应器的基本设计方程（重点）4多级串联反应器、循环反应器的基本设计方程

5选择性、收率的定义以及与转化率三者之间关系，操作条件（反应级数大小与活化能高低）选择

第四章 知识点小结

1.停留时间分布函数及其特征值

停留时间分布函数F(t)

定义：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。

停留时间分布密度函数E(t) 定义：在定常态的连续流动系统中，相当于某瞬间t = 0进入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t ～t+dt 的那部分粒子所占的分率为 。 解释： 同时进入反应器的N 个流体粒子中，停留时间为t ～t+dt 的dN 个流体粒子占总粒子数N 的分率记作：

平均停留时间t --数学期望--在停留时间分布密度函数E(t)中，时间对坐标原点的一次矩

。

散度 --方差

在停留时间分布密度函数E(t)中，时间对平均停留时间离差平方的数学期望。

()()()0

00tE t dt t tE t dt E t dt ∞∞

∞

==⎰⎰⎰()()()()()222000t t t E t dt

t t E t dt

E t dt σ∞∞∞-==-⎰⎰⎰

2.停留时间分布函数的实验测定

阶跃法，在某一瞬间t=0，将系统中作定常流动的流体切换成含有示踪剂A 的流体（浓度为C A0），切换后保持系统的流动模式不变，并在切换成第二流体的同时，在系统出口处检测出口物料中示踪剂浓度变化

计算公式：见例4-1

脉冲法原理及其应用，瞬间注入示踪剂，观察响应曲线

计算公式见例4-2

3.对比时间表示停留时间分布

()()()()()()()()()()()()()()()22022000220002202202222t t t t E t dt t E t dt ttE t dt t E t dt t E t dt t tE t dt t E t dt t E t dt tt t t E t dt t t σσ∞∞∞∞∞∞∞∞∞=-=-+=-+=-+=-⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰与结合全面描述停留时间分布函数的性质。实际反应器的停留时间分布规律不可预计，只能通过实验测定。

()()()()()()()()()()()()()()()()()()00022200222220

1111t t dF t dF dF E t E dt d d t tE t dt E d t E d t t E t dt E d E d θθθθτθτθττθθτθττθθθστθτθθτθτστθθθθτσ∞∞∞∞∞∞=========-=-=-=⎰⎰⎰⎰⎰⎰