李紹芬主編反應工程知識點

1、反應工程知識點第1章緒論1. 反應動力學主要研究化學反應進行的機理和速率。2. 反應工程一般是按反應物系的相態(tài)來分類，將化學反應分為均相反應和多相反應兩大 類。3. 根據(jù)反應過程是否使用催化劑，將化學反應分為催化反應和非催化反應兩大類。4. 反應進度是指任何反應組分的反應量與其化學計量系數(shù)之比，反應進度永遠為正值。5. 轉化率是針對反應物而言的，收率則是對反應產(chǎn)物而言，轉化率、收率和選擇性三者的 關系：Y = SX。6. 化學反應工程的主要研究對象是工業(yè)反應器，反應器設計的核心內容是確定反應體積， 反應器設計最基本的內容是：選擇合適的反應器型式；確定最佳的操作條件；確 定反應體積。7. 工業(yè)反

2、應器放大主要方法是逐級經(jīng)驗放大法和數(shù)學模型法。8. 反應器類型可以搞看圖填寫。9. 工業(yè)反應器有三種操作方式：間歇操作；連續(xù)操作；半間歇（或半連續(xù)操作）。第2章反應動力學基礎1. 反應速率是指單位時間內單位體積反應物系中某一反應組分的反應量。1 如，、1 dnB ,、2. 以VaA+VbT VrR反應為例，其反應速率的表達式是A = -或B=-或V dtV dt1dnR用反應進度表式反應速率的表達式：7=-1,其反應物轉化量與反應產(chǎn)V dtV dt物生產(chǎn)量之間的關系 dnA : dnB: dnR = vA : vB : vR。3. 在溶劑及催化劑和壓力一定的情況下，定量描述反應速率與溫度及濃度

3、的關系的關系式叫做速率方程或動力學方程，其數(shù)學函數(shù)表達式r = f （c,T）,以以vAA + vbt vRR不可逆基元反應為例，其速率方程為 rA = kc?cBB。4. k為反應速率常數(shù)，為溫度的函數(shù)，其關系式為k = Aexp（-E / RT）。5. 絕大多數(shù)反應都是非基元反應，但是非基元反應可以看成是若干基元反應的綜合結果，即 反應機理。6. 不論可逆反應還是不可逆反應，反應速率總是隨著轉化率的升高而降低（降低或升高）；不可逆反應及可逆吸熱反應，反應速率總是隨著溫度的升高而加快（減慢或加快）；至于可逆吸熱反應，反應溫度按最佳溫度曲線操作，反應速率最大。7. 在同一反應物系中同時進行若干

4、個化學反應時，稱為復合反應。8. 獨立反應是指這些反應中任何一個反應都不可能由其余反應進行線性組合而得到。9. 復合反應包括三個基本反應類型，即并列反應、平行反應和連串反應。10. 當一個反應的反應產(chǎn)物同時又是另一個反應的反應物時，這類反應稱為連串反應。11. 固體催化劑系由三部分組成：即主催化劑、助催化劑和載體。使用載體的主要目的是為了增大表面積。助催化劑主要作用是提高催化劑的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。常用的催化 劑是金屬和金屬氧化物。12. 吸附是多相催化反應過程必不可少的步驟。氣體在固體表面上的吸附可以分為物理吸附 和化學吸附。13. 要從各反應步驟的速率中導出總包速率方程，需要作出一些

5、簡化假定。廣泛應用的是定 態(tài)近似和速率控制步驟這兩個假定。14. 速率方程的形式(動力學模型)可分為藉函數(shù)動力學模型和雙曲線型動力學模型。15. 動力學參數(shù)是指速率方程中所包含的參數(shù)，由實驗數(shù)據(jù)求動力學參數(shù)的方法主要有兩種：一種是積分法；另一中是微分法。16. 積分法是將速率方程積分后，再對實驗數(shù)據(jù)進行處理。而微分法是根據(jù)不同實驗條件下 測定的反應速率，直接由速率方程估計參數(shù)值。17. 建立速率方程一般包括下列幾個方面的工作：設想各種反應機理， 導出不同的速率方程； 進行反應動力學實驗， 測定所需的動力學數(shù) 據(jù)；根據(jù)所得的實驗數(shù)據(jù)對所導出的可能的速率方程進行篩選和參數(shù)估值，確定出合適的速率方程

6、。第3章釜式反應器1. 間歇反應器是分批操作的， 其操作時間系兩部分組成：一是反應時間，即裝料完畢后算起至 達到所要求的產(chǎn)品收率時間；二是輔助時間，即裝料、卸料及清洗等所需時間之和。2. 半間歇操作和間歇操作的共同點是反應物系的組成均隨時間而變，因此必須以時間作自變 量。第4章管式反應器1. 所有流體粒子均以相同速度從進口向出口運動，就像一個活塞一樣有序地向前移動，故稱 之為活塞流。2. 返混是指不同停留時間的流體粒子之間的混合。3. 就整個反應器而言，如符合活塞流假設，則同一時刻進入反應器的流體粒子必定在另一時 刻同時離開，即所有流體粒子在反應器內的停留時間相同。4. 活塞流和全混流的根本差

7、別是，前者無返混存在，后則返混程度最大，以致反應物料間不 存在濃度差和溫度差。5. 對于定態(tài)操作的活塞流反應器，反應物系的濃度系隨軸向距離而變，與時間無關；而間歇 釜式反應器反應物系的濃度則隨時間而變，與位置無關。6. 對于正常反應動力學而言，在原料處理量、及組成、反應溫度以及最終轉化率均相同的情況下，以管式反應器所需反應體積最小，而單釜最大。多釜串聯(lián)則介于兩者之間，且串聯(lián)的釜數(shù)越多，所需的反應體積最小。7. 如果管式反應器中進行的單一不可逆反應和可逆吸熱反應，以生成強度最大為出發(fā)點，其最佳操作溫度序列應遵循先低后高這一原則；而對于可逆放熱反應而言，其最佳操作溫度序列是由高溫到低溫的原則。第5

8、章停留時間分布與反應器的流動模型1. 兩種不同類型的流動反應器一連續(xù)釜式反應器和管式反應器。2. 停留時間是指流體以進入系統(tǒng)時算起，到其離開系統(tǒng)時為止，在系統(tǒng)內總共經(jīng)歷的時間， 即流體從系統(tǒng)的進口至出口所耗費的時間。3. F(t)表示停留時間小于t的流體粒子所占的分數(shù)，1-F(t)則表示停留時間大于 t的流體粒子所占的分數(shù)。E(t)dt表示停留時間在t和t+dt之間的流體粒子所占的分數(shù)。E(t)與F(t)兩函數(shù) 之間的相互關系是 ，E(t)dt = F(t)或E(tHdF(t)。4. 普遍適用的停留時間分布實驗測定方法是示蹤響應法，通過用示蹤劑來跟蹤流體在系統(tǒng)內 的停留時間。5. 示蹤響應法根

9、據(jù)示蹤劑加入方式的不同，又可分為脈沖法、階躍法及周期輸入法三種。6. 脈沖法的實質就是在極短的時間內、在系統(tǒng)入口處向流進系統(tǒng)的流體加入一定量的示蹤劑，立刻檢測系統(tǒng)出口處流體中示蹤劑濃度c(t)隨時間的變化。由實驗數(shù)據(jù)直接求出 E(t)或停留時間概率密度函數(shù)。7. 升階法(階躍法)的實質是將系統(tǒng)中作定常態(tài)流動的流體切換為流量相同的含有示蹤劑的流體，其出口流體中示蹤劑濃度從無到有，其濃度隨時間而單調地遞增，最終達到與輸入的示蹤劑濃度c( 8)相等。由升階法實驗數(shù)據(jù)直接求出停留時間分布函數(shù)或F(t)。8. 理想反應器是指能以活塞流或全混流來描述其流通狀況的反應器。9. 活塞流反應器停留時間分布的無因

10、次方差汀為零，表明所有的流體粒子在反應器的停留時間相同。返混程度達到最大時，全混流停留時間分布的無因次方差。2為1。10. 實際流體偏離理想流動狀況的主要的原因有哪些？答：滯留區(qū)的存在或稱死區(qū)的存在；存在溝流與短路；循環(huán)流；流體流速分布的不均勻；擴散。對于一個流動系統(tǒng)可能全部存在，也可能只存在其中幾種。第6章多相系統(tǒng)中的化學反應與傳遞現(xiàn)象1. 孔容是指單位質量催化劑顆粒所具有的孔體積，常以cmg為單位。2. 床層的空隙率是對一堆顆粒而言的，其意義為顆粒間的空隙體積與床層體積之比，即顆粒間的空隙體積占床層體積的分率；孔率則是對單一顆粒而言，是顆粒內部的孔體積占顆粒體積的分率。3. 受擴散的影響，

11、反應物 A組分在流體主體Cag、催化劑外表面Cas、催化劑顆粒中心反應物的濃度Cac及平衡濃度CAe大小排序正確的是：Cag > Cas > Cac > CAe。4.第7章多相系統(tǒng)中的化學反應與傳遞現(xiàn)象1. 根據(jù)固體催化劑是處于靜止狀態(tài)還是運動狀態(tài)，反應器又可分為兩大類，屬于靜止狀態(tài)的由固定床反應器和滴流床反應器，催化劑處于運動狀態(tài)的由流化床反應器、移動床反應器和漿態(tài)反應器等。2. 對固定床床層壓力降影響最大的是床層的空隙率和流體的流速，兩者稍有增加，都可使壓 力降產(chǎn)生較大的變化。3. 固體催化反應器可以分為兩大類：一類是反應過程中催化劑床與外屆沒有熱量交換，叫絕 熱反應器；另一類則與外界有熱量交換，稱為換熱式反應器。4. 多段絕熱反應器是指多次在絕熱條件下進行反應，反應一次之后經(jīng)過換熱以滿足所需溫度 條件，再進行下一次的絕熱反應。每