化学反应工程复习总结

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1、化学反应工程复习总结““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要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))((反应区反应时间反应量反应速率＝3.工业反应动力学规律可表示为：)()(TfCfrTiCi=a)浓度效应——n工程意

2、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：211211ln()kEkRTT=E——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：∫∫===AfAAfAxxAAAccAARrdxcrdcvVt00)()(00反应器型式操作方式操作条件工程因素TC反应结果r，β工程问题动力学问题““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要

3、22.理想PFR：∫∫===AfAAfAxxAAAccAARprdxcrdcvV00)()(00τ3.CSTR：)()(00AAAAAARprxcrccvV===τ4.图解法四、简单反应的计算n=1,0,2级反应特征0(1)AAAccx=浓度、转化率、反应时间关系式PFR→CSTR，CSTR←PFR基本关系式PFR（间歇）CSTR00()AfAcRApcAVdcvrτ==∫0()AARmAccVvrτ==n=00AApcxkτ=0AApcxkτ=n=11ln1pAkxτ=0AAmAcckcτ=n=2011pAAkccτ=02AAAmcckcτ=0x

4、AfxAτ/cA0τ““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要3五、可逆反应AP)()(02121AAAPAACCkCkCkCkr==))((21AeACCkk+=)()(021AAeAxxCkk+=AeAeAeAeAxxCCCkkK===1021温度效应：浓度效应：=0)(Ar])1(ln[102012AAeqxxkkREET==0)(dTrdA])x(xkkEEln[REETAAopt=110201212PFR积分式CSTR：由基本方程导出六、平行反应A211211nAnAnASPPCkCkCkrrr+=+

5、=β，k1k2k1k2P（主反应）S（副反应）AAeAeAeAAeAxxxCCCCtkk==+lnln)(021123AxTxAT““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要4AfACCAAfApfCCdCCCCAfA==∫000ββ0()AACpPpfACAAdCrCdCrdCββ===∫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：β~CA曲线——对应面积=CPβ~XA曲线——对应面积=CP/CA0②最优加料方式：p163

6、-164平行反应P111mBnApCCkr=A+BS222mBnAsCCkr=““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要5七、串联反应APSAACkr1)(=PAPCkCkr21=PSCkr2=温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）浓度效应：凡是使APCC/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PFRCSTRtkAAeCC10=物料衡算)ee(CkkkCtktkAP210121=－SPAACCCC++=0②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率PFRCSTR1212lnkkkko

7、pt=τ211kkopt=τoptkoptexτ11=optoptoptkkxττ111+=122)(210max,maxkkkApkkcc==221120max,max]1)[(1+==kkccApk1k2““““化学反应工程化学反应工程化学反应工程化学反应工程””””概要概要概要概要6八、自催化反应A＋PP＋PPAACkCr=)(22)(000PAToptACCCC+==000TPAPACCCCC=+=+PPAATCCCCktC//ln000==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001====AAAxxxAVVVε③膨胀因子

8、的物理含义abaspA)()(++=δ④变分子反应中停留时间t与空时τ的大小关系反应器组合优化反应器组合优化反应器组合优化