化学反应工程总结.docx

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1、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．工程思维方法反应器型式T操作方式工程因素反应结果r，操作条件C工程问题动力学问题二、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量反应速率＝(反应时间)(反应区)3.工业反应动力学规律可表示为：rifC(Ci)fT(T)a)浓

2、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：lnk2E(11)k1RT1T2E——cal/mol，j/molT——KR=1.987cal/mol.K=8.314j/mol.K三、PFR与CSTR基本方程1.理想间歇：tVRcAfdcAcA0xAfdxAv0cA0(rA)xA0(rA)2.理想PFR：VRcAfdcAcA0xAfdxApv0cA0(rA)xA0(rA)3.C

3、STR：VRcA0cAcA0xApv(rA)(rA)4.图解法τ/cA0τ0xAfxA四、简单反应的计算n=1,0,2级反应特征cAcA0(1xA)浓度、转化率、反应时间关系式PFR→CSTR，CSTR→PFR基本关系式PFR（间歇）CSTRpVRcAfdcAmVRcA0cAv0cA0(rA)v(rA)n=0cA0xAkpcA0xAkpn=1kpln1mcA1xAcA0kcAn=2kp11cA0cAcAcA0m2kcAk1五、可逆反应APk2(rA)k1CAk2CPk1CAk2(CA0CA)(k

4、1k2)(CACAe)xA(k1k2)CA0(xAexA)xAk1CA0CAexAeKCAe1xAek21温度效应：2浓度效应：3TeqE2E1(rA)0Rln[k20xA](1k10xA)d(rA)0ToptE2E1dTE2k20xA]Rln[k10(1xA)E1PFR积分式(k1CA0CAexAek2)tlnCAelnCAxAexACSTR：由基本方程导出T六、平行反应k1P（主反应）Ak2S（副反应）rPk1CAn1n，rPrSnk1CA1k2CA2CpfCAfdCACA0CA0CAfC

5、A0CAfrPdCpCpfCA(rA)dCAdCACA0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：各种情况分析。β~CA曲线——对应面积=CPβ~XA曲线——对应面积=CP/CA0②最优加料方式：p193-194平行反应Prpk1CAn1CBm1A+BS七、串联反应rsk2CAn2CBm2Ak1PSk2(rA)k1CArPk1CAk2CPrSk2CP温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）

6、浓度效应：凡是使CP/CA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PFRCSTRCACA0ek1t物料衡算CPk1CA0ktekt)k2－k1(e12CA0CACPCS②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率PFRCSTRk2ln1k1optk1optk2kk21xopt1ek1optk1optxopt1k1optcp,maxk1k2cp,max1)k2k1max(maxk21cA0k2cA02[()21]k1八、自催化反应A＋PP＋P(rA)kCACPCT0CA0CP0(CA)

7、opt22CA0CP0CACPCT0CT0ktlnCA0/CACP0/CP反应器组合优化九、变分子反应①空速SV的物理意义与因次②膨胀率的定义AVxA1VxA0VxA0③膨胀因子的物理含义A(ps)(ab)a④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vRRv0CA0RCAfCA1R1VCAfdCA(1R)(rA)v0CA1十一、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

8、的速度分布3.返混的结果：反应器内的浓度变化（CACP）4.改善措施：分割——横向分割和纵向分割5.f(t)和F(t)含义6.2数学期望t与方差2无因次方差2tt2t1t7.CSTRf(t)etF(t)1ett21tPFRf(t)和F(t)208.固相反应的计算cAcA(t)cA0f(t)dt0cA0xA0xA(t)f(t)dt9.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，无关十二、外部传递过程与内部传递过