有机催化反应工程

(c) Given cA0 = 1.5 mol/L and k = 12 L/mol·hr, how long does it take to reach 95% conversion for the second-order case.
(d) Draw an accurate sketch of cA(t)/cA0 for both of these cases.
有机催化反应工程
天津大学化工学院 马新宾
办公地点：天南大联合大厦B-103、20-231 E-mail: xbma@tju.edu.cn
化学反应工程－课程体系
化学反应工程
化学反应动力学
化学反应器的分析 与设计
Chemical Reaction Engineering
Chemical Reaction Kinetics
丙烯氨氧化合成丙烯腈： 流化床 固定床
绿色化学
绿色化学是指利用一系列原理来降低或消除在化 工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和 产生。
绿色化学的最有效的用途在于它能通过减少内在 的危害而使发展具有可持续性。
绿色化学、对环境无害的化学合成、防止污染的 非传统合成路线和无毒害设计、环境友好工艺。
J. B. Rawlings & J. H. Ekerdt. Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals.
屠雨恩，周为民，许根慧. 有机化工反应工程. 朱炳辰. 化学反应工程. 李绍芬. 反应工程. 姜信真. 气液反应理论与应用基础. 卢天雄. 流化床反应器
绿色化学的原理
4. 化工产品应被设计成既保留功效、又降低毒性。 5. 应尽可能避免使用辅助性物质（如溶剂、分离
绿色化学的手段
非传统底物/原料 非传统试剂 非传统溶剂 非传统产物/目标分子 在线分析化学 非传统催化剂
绿色化学的原理
1. 防止废物的产生优于在其生成后再进行处理或 清理。
2. 合成方法应被设计成能把反应过程中所用的所 有材料尽可能多地转化到最终产物中。
3. 只要可行，合成方法应被设计成能使用和产生 对人类健康无毒性或很低毒性的物质。
有机催化反应特点
5. 可逆反应：目的不同，反应用不同方向。
6. 原料配比不同，产物不同。
甲烷氯化反应
7. 同一原料，同一产物，可采用不同途径。
丁二烯：丁烯脱氢、丁烯氧化脱氢
有机催化反应特点
8. 同一反应可在不同相态下进行。
乙烯与苯合成乙苯：AlCl3 气液相反应 ZSM-5 气固相反应
9. 在相同相态下进行同一反应，可采用不同 反应器。
思考题1
First and second order in a batch reactor. Consider the liquid-phase reaction and the following two-cases
1. First-order reaction, r = kcA
2A B
2. Second-order reaction, r = kcA2
J. B. Rawlings & J. H. Ekerdt.
Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals
The stoichiometry of reactions Chemical Equilibrium The Material Balance for Chemical reactors Chemical kinetics The Energy Balance for Chemical Reactors Fixed-Bed Catalytic Reactors Mixing in Chemical Reactors Parameters Estimation for Reactors Models
(a) Write down the material balances for both cases, solve
them and find cA(t).
(b) Given cA0 = 1.5 mol/L and k = 8 hr−1, how long does it take to reach 95% conversion for the first-order case.
课程内容（三）
气液反应
气液相传质、反应宏观动力学、气液反应特征 参数
气固相非催化反应
气固相非催化反应特征、单颗粒的动力学分析
课程内容（四）
化学反应速率的数据收集与分析
间歇反应器 初始速率法 半衰期法 微分反应器方法 最小二乘法 实验反应器
参考书目
G. F. Froment & K. B. Bischoff. Chemical Reactor Analysis and Design.
Chemical Reactor Analysis and Design
课程内容（一）
有机催化（催化剂工程） 流化床 气液反应 气固相非催化反应 化学反应速率的数据收集与分析
课程内容（二）
有机催化（催化剂工程）
催化特征、吸附与催化、中毒失活及动力学
流化床
流化床特征、泡相乳相行为、流化床传热及相 关数学模型
有机催化反应特点
1. 大多数反应是在催化剂存在下进行的。
环氧乙烷、丙烯腈、苯乙烯
2. 相同物料，不同催化剂，反应不同，产物 不同。
有机催化反应特点
3. 同一产品可以由不同原料出发百度文库产。
顺丁烯二酸酐：丁烷、苯、碳四馏分 氯乙烯：乙烯、乙炔
4. 反应物料和催化剂相同，反应条件不同， 产物不同。
思考题2
一级反应，r=kcA，k=0.08/s， cA0=3.2kmol/m3，v0=3.6m3/h，XA0=0， XAf=0.998，求用活塞流反应器、间歇式反应器、 单级全混流、2级全混流、4级全混流反应器完成 同样任务的反应器体积。
思考题3
理想表面的催化动力学模型推导
有机催化反应工程基础