化学反应工程复习总结

“化学反响工程”复习总结10“化学反响工程”复习总结10一、学问点化学反响工程的优化的技术指标。化学反响动力学转化率、收率与选择性的概念。反响速率的浓度效应和级数的意义。抱负反响器的含义。等温间歇反响器的根本方程。简洁不行逆反响和自催化反响的特征和计算方法。可逆反响、平行反响和串联反响的动力学特征和计算方法。抱负管式反响器典型反响的计算。膨胀因子和膨胀率的概念。连续流淌釜式反响器全混流模型的意义。全混流反响器的计算。循环反响器的特征与计算方法。返混的概念、起因、返混造成的后果。返混对各种典型反响的利弊及限制返混的措施。停留时间分布与非抱负流淌停留时间分布的意义，停留时间分布的测定方法。多釜串联模型的根本思想，模型参数微观混合对反响结果的影响。反响器选型与操作方式平行反响、串联反响的浓度效应特征与优化。反响器的操作方式、加料方式。气固催化反响中的传递现象催化剂外部传递过程分析，极限反响速率与极限传递速率。催化剂内部传递过程分析，Φ和内部效率因子的定义及相互关系。集中对表观反响级数及表观活化能的影响。内外传递阻力的消退方法。热量传递与反响器热稳定性催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。最大允许温差。绝热式反响器中可逆放热反响的最优温度分布。二、具体内容解析争论目的是实现工业反响过程的优化决策变量：反响器构造、操作方式、工艺条件把握转化率、收率与选择性的概念工程因素T反响结果r工程因素T反响结果r，C动力学问题反响器型式操作方式操作条件工程问题二、化学反响动力学工程问题根本特征、分析推断化学反响速率的工程表示反响速率＝ 反响量反响时间)工业反响动力学规律可表示为：rrf (C)f(T)i C i T浓度效应——n工程意义是：反响速率对浓度变化的敏感程度。lnk2lnk2E(11)k1RT1T2E——cal/mol，j/mol T——KR=1.987cal/mol.K=8.314j/mol.KPFRCSTRtVR

cAf dcA

xAf dxAv c0 A0

(r)A

A0 xA0

(r)A抱负PFR：

RcAf dcA

xAf dxAVp v cV0 A0

(r)A

A0xA0

(r)ACSTR：

VR

cA0cA

cA0xA图解法

p v (r)A

(r)A ττ/cA0τ0 x xτAf Ac c c (1x)A A0 An=1,0,2浓度、转化率、反响时间关系式PFR→CSTR，CSTR←PFR RcAf dc

R

c cA0 An=0

p v c0

(r)c x c x kA0 A p

m v (r)c x c x kA0 A plnp11xAcA0cAm kcA1cAp1cA0cA0cAm kc2A五、可逆反响 A

1k2(r)kC kC kC k(C C )xxAA123TTA 1 A xxAA123TT(k k)(C12C )A Ae(k k)C2(x xA0 Ae)1AKKkk1 C A0CAeAexAe21xAe(r(r)0Aeq

E E2 1k xARln[20Ak10

])Ad(r)d(r)0dTAT 2 1 opt

ERln[ E

k x20 A ]k (1x )1 10 APFR积分式((kk)tlnCA0CAeln12C CA AexAex xAe A六、平行反响k1kk1kA2 S〔副反响〕r kCnA P A

1 1 ，1r r kCn kCn21P S 1 A 2 ACAfdCC CAfdCC rP CAC(r)AdCdCpC CAdCpfCAA0AfAA0C CA0 Af浓度效应：浓度上升有利于级数大的反响计算：由根本方程PFR、CSTR推出①反响器选型与组合优化：β~C=CA Pβ~X=C/CA P A0p163-164平行反响A+B

P r kCp 1

n1Cm1A BS rkCs 2

n2Cm2A B七、串联反响(r)(r)kCA 1 Ak1kr r kCP 1 AkC2 Pr kCS 2 P温度效应：温度上升有利于活化能大的反响〔同平行反响〕P 浓度效应：但凡使C /C P ①串联反响的计算PFR CSTRC C CAA0C C Pk1k－kCA0(ektekt)122 1C C C CA0 A P S②串联反响的最优反响时间、转化率与最大收率PFR CSTRoptoptlnk2k1k k2 1opt1kk1 21x 1ek1

opt

kx 1

optopt

opt

1k1

optcp,maxmaxc(kk1)kkk22 1A02maxcp,maxc1kA0[(2)k11八、自催化反响A＋PP＋P(rA

)kCCA P(C ) CT0

CA0CP0AoptC CA0 P0

2 2C C CA P T0反响器组合优化C C ktlnCA0/CAT0C /CP0 P九、变分子反响①空速SV的物理意义与因次②膨胀率的定义A

Vx1AV

Vx0Ax0A(ps)(ab)③膨胀因子的物理含义 A at与空时τ的大小关系十、循环反响器的计算RvRv0C C A1C RCA01RAfVv0(1R)CAfCdCA(r)A十一、返混不同年龄的物料相互之间的混合——返混〔CSTR〕一样年龄的物料相互之间的混合——混合〔间歇反响器〕返混的起因：①空间上的反向流淌②不均匀的速度分布返混的结果：反响器内的浓度变化〔C C 〕A P改善措施：分割——横向分割和纵向分割f(tF(t含义数学期望t与方差2t

无因次方差2t2 22t1 t

f(t) et

t F(t)1e

tt

21PFR

f(t)和F(t)

20固相反响的计算cA cAt)ft)dtc 0 cA0 A0 x x(t)f(t)dtA 0 A微观混合对反响结果的影响大于一级的反响，上凹曲线，不利小于一级的反响，下凹曲线，有利TadTad(H)ccPA,bShARe12Sc13十五、热量传递与反响器的热稳定性定态条件Q Qg r

热稳定条件dQgdTdQgdTsdQdTrs最大允许温差Tmax

c

RT2E三、名词解释1.技术上是可行的；2.经济上的合理的；3.生产的安全程度。生产本钱中原料费用比例大小已成为现代工业生产过程先进性的重要标志。三个决策变量：1.构造变量；2.操作方式。3.工艺条件。1.反响器的合理选型；2.反响器操作的优选条件；3.反响器的工程放大。远小于反响时间.反响速率对温度变化愈敏感，即温度的变化会使反响反响速率发生较大的变化。〔P34〕计的根底。自催化反响的特性是自催化反响必需参与微量产物才能启动。度则有利于活化能低的反响。C,有利于级数高的反响；A反之，降低反响物浓度C,则有利于级数低的反响。A空时、空速和停留时间:VR值。

v0体积。间。表征反响前后分子数变化程度的方法有膨胀率法和膨胀因子法。A混：停留时间不动的物料之间的混合，称为逆向混合或返混。返混的缘由：1.设备中存在不同尺度的环流；2.不均匀的速度分布。主要措施是分割。停留时间分布的表达有停留时间分布密度和停留时间分布函数。tt+dtf〔t〕dt。t=0瞬间流入反响器内的物料，在反响器出口物料流中停留时间小于t的物料所占的分率。测示踪物的信号，以获得示踪物在反响器中停留时间分布规律的试验数据。示踪物的输入方法有阶跃注入法、脉冲注入法及周期输入法等。1.示踪物必需与进料具有一样或格外接近的流淌性2.示踪物要具有易于检测的特别物质，4.用于多相系统检测的示踪物不发生由一相转移到另一相的状况。连续反响过程的考察方法：在同一个连续釜式反响器中分别进展均相反响和固相反响承受的是完全不器作为考察对象，而固相反响则以反响物料为考察对象。称为滴际混合。集中模型:De

来表征一维的返混。也就是把具有确定返混的流淌简化为在一个平推流流淌上叠加一个轴向的集中。它是基于如下的根本假设：沿着与流体流淌方向垂直的每一个截面上具有均匀的径向浓度；在每一个截面上和沿流体流淌方向，流体速度和集中系数均为一恒定值多级全混流模型的返混。态。工业反响过程的经济收益是评价生产过程的主要优化目标。自催化反响的优组合(CSTR+PFR)接一个平推流反响器，到达高转化率以充分利用原料。串联反响，应选择怎样的反响器？〔任何使反响器内反响器C增大pCA

〔PFR〕〔在多孔性催化剂上进展的〕②反响物从颗粒外外表经催化剂的内孔集中到颗粒的内外表③反响物在颗粒内外表上进展化学反响④反响产物从内孔深处的孔口逆向集中⑤反响产物从催化剂外外表集中打返回气流主体三种温度和三种浓度。〔1Tb〔2Tis1〕流体主体中的浓度Cb;(2)Ces〔3〕CisCb≈Ces≈Cis;Tb≈Tes≈Tis.极限反响速率和极限传质速率。〔1〕(r)

kCn

为极限反响速率。其物理意义是传质过程影响lim

lim率。〔2〕N

N为极限传质速率lim g b limNkg

aCb

C CbesCes0Nlim。

kCnb

(r)

lim

极限反响速率与极限传质速率