化学反应工程与工艺 化学反应工程复习总结

化学反应工程复习总结

　　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

　　工程问题

　　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：

　　三、PFR与CSTR基本方程

　　cAfdcxAfdxVRAA

　　cA01. 理想间歇：t

　　cxA0A0v0(rA)(rA)

　　E——cal/mol，j/mol T——K

　　R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K

　　cAfdcxAfdxVRAA

　　cA02. 理想PFR： p

　　cxA0A0v0(rA)(rA)

　　3. CSTR：

　　4. 图解法

　　pVRcA0cAcA0xAv(rA)(rA)τ0 xAf xA

　　四、简单反应的计算

　　n=1,0,2级反应特征 PFR→CSTR，CSTR←PFR

　　PFR（间歇）

　　CSTR

　　cAfdcVRAcA0(rA) p

　　v0

　　cAcA0(1xA)

　　浓度、转化率、反应时间关系式

　　基本关系式

　　n=0

　　m

　　VRcA0cA

　　v(rA)

　　cA0xAkp

　　cA0xAkp

　　n=1

　　n=2

　　k1

　　五、可逆反应

　　k2

　　(rA)k1CAk2CPk1CA

　　k2(CA0CA)

　　(k1k2)(CACAe)

　　(k1k2)CA0(xAe

　　xA)

　　温度效应： 浓度效应：

　　E2E1

　　(rA)0Teqk20xA

　　R]

　　k10(1xA)

　　E2E1opt E2k20xARln[]E1k10(1xA)

　　PFR积分式

　　CSTR：由基本方程导出 六、平行反应

　　n1

　　rPk1CA

　　， n1n2

　　rPrSk1CAk2CA

　　P（主反应） S（副反应）

　　CpfCA0CAf

　　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

　　P β

　　~XA曲线——对应面积=CP

　　/CA0

　　②最优加料方式：p163-164 平行反应

　　rpk1CACBA+B

　　rsk2CACB

　　n2

　　m2

　　n1m1

　　七、串联反应

　　12

　　(rA)k1CA

　　k k

　　rPk1CAk2CP rSk2CP

　　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

　　PFR

　　CSTR

　　物料衡算

　　CACA0ek1t

　　A0APS

　　②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率

　　PFR

　　CSTR

　　k1opt

　　xopt

　　xopt1e

　　k1opt1k1opt