化學(xué)反應(yīng)工程與反應(yīng)器

1、 自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或變化過程分為物理過程與化學(xué)過程兩大自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或變化過程分為物理過程與化學(xué)過程兩大 類，其中物理過程可以不涉及化學(xué)反應(yīng)，例如分析力學(xué)，電類，其中物理過程可以不涉及化學(xué)反應(yīng)，例如分析力學(xué)，電 動(dòng)力學(xué)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)等。但化學(xué)反應(yīng)過程卻總是與物理因素，動(dòng)力學(xué)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)等。但化學(xué)反應(yīng)過程卻總是與物理因素， 例如濃度，壓力，濃度等，有著緊密的聯(lián)系。所以化學(xué)反應(yīng)例如濃度，壓力，濃度等，有著緊密的聯(lián)系。所以化學(xué)反應(yīng) 過程是物理與化學(xué)兩類因素的綜合過程。過程是物理與化學(xué)兩類因素的綜合過程。 1957 1957年荷蘭阿姆斯特丹舉行的歐洲第一屆化學(xué)反應(yīng)工程年荷蘭阿姆斯特丹舉行的歐洲第一屆化學(xué)反應(yīng)工

2、程 會(huì)議上，正式確定了會(huì)議上，正式確定了“化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)”這一學(xué)科的名稱。這一學(xué)科的名稱。 （1 1）研究并掌握傳遞過程的動(dòng)力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)共同作用）研究并掌握傳遞過程的動(dòng)力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)共同作用 的基本規(guī)律，從而改進(jìn)和深化現(xiàn)有的反應(yīng)技術(shù)和設(shè)備，降的基本規(guī)律，從而改進(jìn)和深化現(xiàn)有的反應(yīng)技術(shù)和設(shè)備，降 低能耗，提高效率。低能耗，提高效率。 （2 2）開發(fā)新的技術(shù)和設(shè)備。）開發(fā)新的技術(shù)和設(shè)備。 （3 3）指導(dǎo)和解決反應(yīng)過程開發(fā)中的放大問題。）指導(dǎo)和解決反應(yīng)過程開發(fā)中的放大問題。 （4 4）實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的最優(yōu)化。）實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的最優(yōu)化。 一個(gè)新技術(shù)的開發(fā)一般要經(jīng)過下面三個(gè)步驟：一個(gè)新技術(shù)

3、的開發(fā)一般要經(jīng)過下面三個(gè)步驟： 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 提出數(shù)學(xué)模型提出數(shù)學(xué)模型 中型實(shí)驗(yàn)中型實(shí)驗(yàn) 數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證 數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用 大設(shè)備的設(shè)計(jì)大設(shè)備的設(shè)計(jì) 放大的依據(jù)：相似論放大的依據(jù)：相似論 (相似準(zhǔn)數(shù)相似準(zhǔn)數(shù)Re、Pr、Nu、Pe、Sc等等) （1 1）經(jīng)驗(yàn)歸納法：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用因次分析法和相似方法整）經(jīng)驗(yàn)歸納法：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用因次分析法和相似方法整 理而獲得經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。理而獲得經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。 （2 2）數(shù)學(xué)模擬法：將復(fù)雜對象合理簡化成一個(gè)與原過程近）數(shù)學(xué)模擬法：將復(fù)雜對象合理簡化成一個(gè)與原過程近 似等效的模型，然后對簡化模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。似等效的模型，然后對簡化模型進(jìn)行數(shù)學(xué)

4、描述。 在化學(xué)工程中，在化學(xué)工程中，數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型主要包括以下主要包括以下內(nèi)容內(nèi)容： （1）動(dòng)力學(xué)方程式）動(dòng)力學(xué)方程式 ：對于均相反應(yīng)，可采用本征速率方程式；對于非：對于均相反應(yīng)，可采用本征速率方程式；對于非 均相反應(yīng)，一般采用宏觀速率方程式。均相反應(yīng)，一般采用宏觀速率方程式。 （2）物料衡算式）物料衡算式 ：流入量流入量 = 流出量流出量 + 反應(yīng)消耗量反應(yīng)消耗量 + 累積量累積量 （3）熱量衡算式）熱量衡算式 ：物料帶入熱：物料帶入熱=帶出熱帶出熱 + 反應(yīng)熱反應(yīng)熱 + 與外界換熱與外界換熱 + 累積累積 熱熱 （4）動(dòng)量衡算式）動(dòng)量衡算式 ：輸入動(dòng)量輸入動(dòng)量 = 輸出動(dòng)量輸出動(dòng)量 +

5、動(dòng)量損失動(dòng)量損失 （5）參數(shù)計(jì)算式）參數(shù)計(jì)算式 ：主要是指物性參數(shù)、傳遞參數(shù)及熱力學(xué)等計(jì)算公式。主要是指物性參數(shù)、傳遞參數(shù)及熱力學(xué)等計(jì)算公式。 傳遞工程傳遞工程 化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程 反應(yīng)過程分析反應(yīng)過程分析 反應(yīng)技術(shù)放大反應(yīng)技術(shù)放大 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué) 化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué) 反應(yīng)器中流體流動(dòng)反應(yīng)器中流體流動(dòng) 與傳熱與傳熱 化工工藝流程化工工藝流程 中反應(yīng)器與設(shè)中反應(yīng)器與設(shè) 備備 化學(xué)工藝化學(xué)工藝 工程控制工程控制 化學(xué)化學(xué) 催化劑催化劑 與反應(yīng)與反應(yīng) 條件條件 最最 優(yōu)優(yōu) 化化 反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)系統(tǒng)中 測量與控制測量與控制 1）間歇操作）間歇操作 2）連續(xù)操作）

6、連續(xù)操作 3）半連續(xù)半間歇操作）半連續(xù)半間歇操作 5-2 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 均相反應(yīng)：均相反應(yīng)：是指在均一的氣相或液相中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。是指在均一的氣相或液相中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。 本征動(dòng)力學(xué)本征動(dòng)力學(xué)（微觀動(dòng)力學(xué)）：化學(xué)反應(yīng)本身規(guī)律的表述，不（微觀動(dòng)力學(xué)）：化學(xué)反應(yīng)本身規(guī)律的表述，不 受傳遞過程的影響，屬物理化學(xué)范疇。受傳遞過程的影響，屬物理化學(xué)范疇。 宏觀動(dòng)力學(xué)宏觀動(dòng)力學(xué)：工業(yè)反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，不僅受物料濃：工業(yè)反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，不僅受物料濃 度、溫度、催化劑的影響，還受傳遞過程的影響，是物理過程度、溫度、催化劑的影響，還受傳遞過程的影響，是物理過程 和化學(xué)過程的結(jié)合。

7、和化學(xué)過程的結(jié)合。 一、化學(xué)計(jì)量式一、化學(xué)計(jì)量式 研究化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物和生成物組成改變的數(shù)學(xué)關(guān)系式。研究化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物和生成物組成改變的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 化學(xué)計(jì)量式與化學(xué)反應(yīng)式的區(qū)別化學(xué)計(jì)量式與化學(xué)反應(yīng)式的區(qū)別：前者表示參加反應(yīng)的各組分：前者表示參加反應(yīng)的各組分 的數(shù)量關(guān)系，后者表示反應(yīng)的方向的數(shù)量關(guān)系，后者表示反應(yīng)的方向 判斷反應(yīng)結(jié)果的好壞主要兩個(gè)因素：反應(yīng)速率、反應(yīng)的選擇性判斷反應(yīng)結(jié)果的好壞主要兩個(gè)因素：反應(yīng)速率、反應(yīng)的選擇性 二、反應(yīng)程度（反應(yīng)進(jìn)度）二、反應(yīng)程度（反應(yīng)進(jìn)度） rRbBaA 起始濃度：起始濃度：nA0、nB0、nR0；終了濃度：；終了濃度：nA、nB、nR，則有：，則

8、有： r nn b nn a nnRRBBAA000 三、轉(zhuǎn)化率三、轉(zhuǎn)化率 的起始量反應(yīng)物 的消耗量反應(yīng)物 ）轉(zhuǎn)化率（ A A xA 對于間歇系統(tǒng)對于間歇系統(tǒng) 0, 0, A AA A n nn x 0, 0, A AA A c cc x 若等溫恒容，則若等溫恒容，則 四、反應(yīng)的選擇性和收率四、反應(yīng)的選擇性和收率 反應(yīng)的選擇性反應(yīng)的選擇性是指生成目的產(chǎn)物所消耗的關(guān)鍵組分量與是指生成目的產(chǎn)物所消耗的關(guān)鍵組分量與 已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分量之比。已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分量之比。 AA p nn n p a 0, 已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分量 關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的 收率：收率： 0 ,A p n n p a 關(guān)鍵組

9、分的起始量 關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的 收率、轉(zhuǎn)化率與選擇性之間的關(guān)系為：收率、轉(zhuǎn)化率與選擇性之間的關(guān)系為： A x 五、反應(yīng)速率五、反應(yīng)速率 反應(yīng)速率反應(yīng)速率是指單位時(shí)間、單位體積反應(yīng)物系中反應(yīng)物或生是指單位時(shí)間、單位體積反應(yīng)物系中反應(yīng)物或生 成物的變化量成物的變化量。 dt dn V r A A 1 如果在反應(yīng)過程中體積變化很小，可視為恒容過程。如果在反應(yīng)過程中體積變化很小，可視為恒容過程。 則上式可寫成：則上式可寫成： dt dc dt Vnd dt dn V r AAA A )(1 正號正號-表示產(chǎn)物的生成速率表示產(chǎn)物的生成速率 負(fù)號負(fù)號-表示反應(yīng)物的消失速率表示反應(yīng)物的消失速率

10、dt dc dt dn V r dt dc dt dn V r dt dc dt dn V r dt dc dt dn V r sSpPbBaA SS S PP P BB B AA A 1 1 1 1 化學(xué)反應(yīng) 各組分反應(yīng)速率為：各組分反應(yīng)速率為： s r p r b r a r SPBA 各組分反應(yīng)速率之間的關(guān)系：各組分反應(yīng)速率之間的關(guān)系： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：均相反應(yīng)的速度取決于物料的濃度和溫度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：均相反應(yīng)的速度取決于物料的濃度和溫度， 這種關(guān)系可以用冪函數(shù)的形式表示，就是這種關(guān)系可以用冪函數(shù)的形式表示，就是動(dòng)力學(xué)方程式：動(dòng)力學(xué)方程式： BA A A cck dt dn V

11、r 1 式中式中為反應(yīng)分級數(shù)，為反應(yīng)分級數(shù)， + 為總級數(shù)。為總級數(shù)。 k為反應(yīng)速率常數(shù)為反應(yīng)速率常數(shù)，表示反應(yīng)速率快慢和反應(yīng)進(jìn)行的難易程表示反應(yīng)速率快慢和反應(yīng)進(jìn)行的難易程度，度， 隨溫度、溶劑及催化劑的變化而變化，可以根據(jù)阿倫尼烏斯隨溫度、溶劑及催化劑的變化而變化，可以根據(jù)阿倫尼烏斯 （Arrhenius）方程求得）方程求得： RTE eAk 六、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程六、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 七、反應(yīng)分子數(shù)和級數(shù)七、反應(yīng)分子數(shù)和級數(shù) 單一反應(yīng)：只用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式和一個(gè)動(dòng)力學(xué)方程式就能表達(dá)單一反應(yīng)：只用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式和一個(gè)動(dòng)力學(xué)方程式就能表達(dá) 的反應(yīng)。的反應(yīng)。 復(fù)雜反應(yīng)：多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，復(fù)雜反應(yīng)

12、：多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，需用幾個(gè)動(dòng)力學(xué)方程才能描述需用幾個(gè)動(dòng)力學(xué)方程才能描述 的反應(yīng)。如連串反應(yīng)、平行反應(yīng)、對峙反應(yīng)等。的反應(yīng)。如連串反應(yīng)、平行反應(yīng)、對峙反應(yīng)等。 基元反應(yīng)：反應(yīng)物分子在碰撞中基元反應(yīng)：反應(yīng)物分子在碰撞中一步直接轉(zhuǎn)化一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子的為生成物分子的 反應(yīng)。反應(yīng)。 非基元反應(yīng)：需經(jīng)過非基元反應(yīng)：需經(jīng)過幾個(gè)基元反應(yīng)幾個(gè)基元反應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng)。才能轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng)。 反應(yīng)分子數(shù)：基元反應(yīng)過程中參加反應(yīng)的粒子數(shù)目。包含分子、反應(yīng)分子數(shù)：基元反應(yīng)過程中參加反應(yīng)的粒子數(shù)目。包含分子、 原子、離子、自由基等。原子、離子、自由基等。 反應(yīng)級數(shù)：動(dòng)力學(xué)方程式中濃度項(xiàng)的指數(shù)。

13、包括分級數(shù)、總級數(shù)。反應(yīng)級數(shù)：動(dòng)力學(xué)方程式中濃度項(xiàng)的指數(shù)。包括分級數(shù)、總級數(shù)。 級數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)通常保持不變，其絕對值不超級數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)通常保持不變，其絕對值不超 過過3 3，但可以是分?jǐn)?shù)，也可以是負(fù)數(shù)和零但可以是分?jǐn)?shù)，也可以是負(fù)數(shù)和零。級數(shù)的大級數(shù)的大 小反映了物料濃度對反應(yīng)速率的影響程度，小反映了物料濃度對反應(yīng)速率的影響程度，級數(shù)越高級數(shù)越高 則影響越顯著；級數(shù)為零說明該物料濃度變化對反應(yīng)則影響越顯著；級數(shù)為零說明該物料濃度變化對反應(yīng) 沒有影響；級數(shù)為負(fù)值則說明該物料濃度的增加反而沒有影響；級數(shù)為負(fù)值則說明該物料濃度的增加反而 會(huì)阻礙和抑制反應(yīng)。會(huì)阻礙和抑制反應(yīng)。 一、不可逆反應(yīng)

14、一、不可逆反應(yīng) 1、一級反應(yīng)：、一級反應(yīng)：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的一次方成正比。反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的一次方成正比。 P k A 1 A A ck dt dc r1 AA A xkc c k t 1 1 ln 1 ln 1 1 0 1 2、二級反應(yīng)：、二級反應(yīng)：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的平方（或兩物質(zhì)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的平方（或兩物質(zhì) 濃度的乘積）成正比。濃度的乘積）成正比。 BAcckr2 2 2 Ackr P k BA 2 3、三級反應(yīng)：、三級反應(yīng)：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的三次方（或三種反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的三次方（或三種 物質(zhì)濃度的乘積）成正比。物質(zhì)濃度的乘積）成正比。 CBAccckr3 3

15、 3 Ackr P k CBA 3 4、零級反應(yīng)：、零級反應(yīng)：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)。反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)。 P k A 0 dt dc kr A 0 0 0 k cc t AA 二、可逆反應(yīng)二、可逆反應(yīng) 反應(yīng)正向和逆向都可以進(jìn)行的反應(yīng)，也稱對峙反應(yīng)。反應(yīng)正向和逆向都可以進(jìn)行的反應(yīng)，也稱對峙反應(yīng)。 P kk A , 1 PAAckckrrr121 三、復(fù)雜反應(yīng)三、復(fù)雜反應(yīng) 1、平行反應(yīng)：、平行反應(yīng)：反應(yīng)物能同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)或以上的反應(yīng)。反應(yīng)物能同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)或以上的反應(yīng)。 P k A 1 S k A 2 AAAAckkckckr)(2121 APckr1 ASckr2 2 1 k k r r

16、S P 2、連串反應(yīng)、連串反應(yīng) 前一個(gè)基元反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個(gè)基元反應(yīng)的反應(yīng)物。前一個(gè)基元反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個(gè)基元反應(yīng)的反應(yīng)物。 S k P k A 21 A A Ack dt dc r1 PA P Pckck dt dc r21 P S Sck dt dc r2 理想置換 理想混合 非理想流動(dòng)模型 擴(kuò)散模型 多級理想混合模型 理想流動(dòng)模型 在垂直流動(dòng)方向的截面上，所有的物性都是均勻一致，即在垂直流動(dòng)方向的截面上，所有的物性都是均勻一致，即 截面上各點(diǎn)的溫度、濃度、壓力、速度均分別相同。截面上各點(diǎn)的溫度、濃度、壓力、速度均分別相同。 反應(yīng)器內(nèi)所有物料粒子的停留時(shí)間相同，物料在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)所有物

17、料粒子的停留時(shí)間相同，物料在反應(yīng)器內(nèi) 的停留時(shí)間是管長的函數(shù)。的停留時(shí)間是管長的函數(shù)。 又稱為活塞流或理想排擠，反應(yīng)物料以一致又稱為活塞流或理想排擠，反應(yīng)物料以一致 的方向向前移動(dòng)，截面上各點(diǎn)的流速完全相等。的方向向前移動(dòng)，截面上各點(diǎn)的流速完全相等。 也叫也叫, ,是指在反應(yīng)器內(nèi)，是指在反應(yīng)器內(nèi)，不同停留時(shí)間不同停留時(shí)間 的粒子間的粒子間的混合。的混合。這里所說的逆向，是時(shí)間概念上的逆向，不這里所說的逆向，是時(shí)間概念上的逆向，不 同于一般的攪拌混合。同于一般的攪拌混合。 1 1）劇烈攪拌造成渦流擴(kuò)散，使物料粒子出現(xiàn)環(huán)流或倒流。）劇烈攪拌造成渦流擴(kuò)散，使物料粒子出現(xiàn)環(huán)流或倒流。 2 2）反應(yīng)器中

18、物料的流速分布不均勻，如管式反應(yīng)器內(nèi)流體）反應(yīng)器中物料的流速分布不均勻，如管式反應(yīng)器內(nèi)流體 作層流，流速呈拋物線分布，同一截面上不同半徑處的物料作層流，流速呈拋物線分布，同一截面上不同半徑處的物料 粒子的停留時(shí)間不一樣，它們之間的混合也就是不同停留時(shí)粒子的停留時(shí)間不一樣，它們之間的混合也就是不同停留時(shí) 間的物料間的混合，也就是逆向混合。間的物料間的混合，也就是逆向混合。 3 3）反應(yīng)器內(nèi)的死角也會(huì)導(dǎo)致不同停留時(shí)間的物料逆向混合。）反應(yīng)器內(nèi)的死角也會(huì)導(dǎo)致不同停留時(shí)間的物料逆向混合。 進(jìn)入的物料瞬間完全混合，整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的濃度和溫進(jìn)入的物料瞬間完全混合，整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的濃度和溫 度完全相同，并且等于

19、出口處的物料濃度和溫度。度完全相同，并且等于出口處的物料濃度和溫度。 物料粒子的停留時(shí)間參差不齊，有一個(gè)典型分布。物料粒子的停留時(shí)間參差不齊，有一個(gè)典型分布。 凡是流動(dòng)狀況偏離活塞流和理想混合流這兩種理想情況的凡是流動(dòng)狀況偏離活塞流和理想混合流這兩種理想情況的 流動(dòng)統(tǒng)稱為非理想流動(dòng)。流動(dòng)統(tǒng)稱為非理想流動(dòng)。 造成非理想流動(dòng)的原因有：造成非理想流動(dòng)的原因有： 設(shè)備內(nèi)各處速度的不均勻所致設(shè)備內(nèi)各處速度的不均勻所致 由于反應(yīng)器中物料粒子的由于反應(yīng)器中物料粒子的 運(yùn)動(dòng)（如攪拌、分子擴(kuò)散等）運(yùn)動(dòng)（如攪拌、分子擴(kuò)散等） 導(dǎo)致與主體流動(dòng)方向相反的導(dǎo)致與主體流動(dòng)方向相反的 運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致偏離理想混合的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致偏離

20、理想混合的 特性。特性。 層流層流湍流湍流平推流平推流 非理想流動(dòng)模型分為：非理想流動(dòng)模型分為： 軸向擴(kuò)散模型軸向擴(kuò)散模型 多釜串聯(lián)流動(dòng)模型多釜串聯(lián)流動(dòng)模型 dx dc DN x 軸向擴(kuò)散 c c1c c2c ci c cn C CA A,0 dx cc+dc 對于反應(yīng)物對于反應(yīng)物A：流入量：流入量 - 流出量流出量 - 反應(yīng)消失量反應(yīng)消失量 - 累積量累積量 = 0 對于間歇反應(yīng)器：、項(xiàng)為零。對于間歇反應(yīng)器：、項(xiàng)為零。 對于定態(tài)操作的連續(xù)反應(yīng)器：不存在累積，項(xiàng)為零。對于定態(tài)操作的連續(xù)反應(yīng)器：不存在累積，項(xiàng)為零。 對于半連續(xù)操作和非定態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器對于半連續(xù)操作和非定態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)反

21、應(yīng)器:四項(xiàng)均需考慮四項(xiàng)均需考慮. 隨物料帶隨物料帶 入的熱量入的熱量 隨物料帶隨物料帶 出的熱量出的熱量 反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng) 與外界交與外界交 換的熱量換的熱量 反應(yīng)過程反應(yīng)過程 的熱效應(yīng)的熱效應(yīng) 累積的累積的 熱量熱量 - +- = 0 對于間歇操作系統(tǒng)：對于間歇操作系統(tǒng)：、項(xiàng)為零。項(xiàng)為零。 對于定態(tài)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器：對于定態(tài)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器：項(xiàng)為零。項(xiàng)為零。 對半連續(xù)操作和非定態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器：五項(xiàng)均不為零。對半連續(xù)操作和非定態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器：五項(xiàng)均不為零。 反應(yīng)器理想化的條件：反應(yīng)物粘度小、攪拌均勻、壓強(qiáng)、反應(yīng)器理想化的條件：反應(yīng)物粘度小、攪拌均勻、壓強(qiáng)、 溫度均一（任一時(shí)刻物料的

22、組成、溫度均一），這就是理想溫度均一（任一時(shí)刻物料的組成、溫度均一），這就是理想 間歇反應(yīng)器（間歇攪拌釜式反應(yīng)器）。間歇反應(yīng)器（間歇攪拌釜式反應(yīng)器）。 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： （1）釜內(nèi)溫度、濃度處處相等，但隨）釜內(nèi)溫度、濃度處處相等，但隨 時(shí)間而改變；時(shí)間而改變； （2）所有物料的反應(yīng)時(shí)間相同。）所有物料的反應(yīng)時(shí)間相同。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作具有較大的靈活性，操作操作具有較大的靈活性，操作 彈性大，相同設(shè)備可以生產(chǎn)多個(gè)品種。彈性大，相同設(shè)備可以生產(chǎn)多個(gè)品種。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝料、卸料、清勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝料、卸料、清 洗等輔助操作常消耗一定時(shí)間，產(chǎn)品洗等輔助操作常消耗一定時(shí)間，產(chǎn)品 質(zhì)量不易穩(wěn)

23、定。質(zhì)量不易穩(wěn)定。 對整個(gè)反應(yīng)器在微元時(shí)間對整個(gè)反應(yīng)器在微元時(shí)間dt間進(jìn)行物料衡算間進(jìn)行物料衡算 : - (因反應(yīng)而消耗組分因反應(yīng)而消耗組分A的量的量) = (反應(yīng)物反應(yīng)物A的累積量的累積量) dt dn Vr A A )( nA=nA0(1-xA) dt dx nVr dt dx n dt xdn dt dn A AA A A AA A 0 ,0 , 0 , )( )1 ( A x A A A A AA A A A A A r dx ct r dxc dt dt dx c dt dx V n r 0 0 0 , 0 , 0 , )( )( )( ， 積分得： （1）反應(yīng)時(shí)間的確定）反應(yīng)時(shí)間的

24、確定 0 ,0 , 0 , A A A A AA A c dc dx c cc x 圖解積分計(jì)算方法圖解積分計(jì)算方法 動(dòng)力學(xué)方程較復(fù)雜時(shí)，可以采用圖解積分方法計(jì)算動(dòng)力學(xué)方程較復(fù)雜時(shí)，可以采用圖解積分方法計(jì)算 xA cA -1/rA cA， ，0 0 cA A A c c A A r dc t 0,)( -1/rA xA0 A x A A A r dx ct 0 0, )( 0， 面積 A c t t面積 計(jì)算出陰影部分的面積就可以求出反應(yīng)時(shí)間計(jì)算出陰影部分的面積就可以求出反應(yīng)時(shí)間t A A c c A A r dc t 0,)( 反應(yīng)時(shí)間用濃度表示反應(yīng)時(shí)間用濃度表示,則則: 間歇反應(yīng)器的整個(gè)操

25、作過程如下：間歇反應(yīng)器的整個(gè)操作過程如下： 加料加料升溫升溫反應(yīng)反應(yīng)降溫降溫出料出料清洗清洗 反應(yīng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)化率x xA A所需的時(shí)間為所需的時(shí)間為t t， 反應(yīng)前后的輔助時(shí)間（加料、升溫、降溫、出料、清洗）為反應(yīng)前后的輔助時(shí)間（加料、升溫、降溫、出料、清洗）為tt 則反應(yīng)器的體積為：則反應(yīng)器的體積為： ）（）（ 日處理量 ttttV 0 24 考慮到裝料系數(shù)考慮到裝料系數(shù)，反應(yīng)器的實(shí)際體積為，反應(yīng)器的實(shí)際體積為： V VR 一般取一般取=0.4-0.85=0.4-0.85 攪拌下，漩渦不大，取攪拌下，漩渦不大，取0.70.7 反應(yīng)有泡沫或沸騰反應(yīng)有泡沫或沸騰 取取0.4

26、-0.650.4-0.65 反應(yīng)平靜反應(yīng)平靜 取取0.75-0.850.75-0.85 0 0-表示每小時(shí)處理物料的體積表示每小時(shí)處理物料的體積. . 在等溫操作的管式反應(yīng)器中，物料沿著管長，齊頭并在等溫操作的管式反應(yīng)器中，物料沿著管長，齊頭并 進(jìn)，象活塞一樣向前推進(jìn)，物料在每個(gè)截面上的濃度不變，進(jìn)，象活塞一樣向前推進(jìn)，物料在每個(gè)截面上的濃度不變， 反應(yīng)時(shí)間是管長的函數(shù)，象這種操作稱為理想置換，這種反應(yīng)時(shí)間是管長的函數(shù)，象這種操作稱為理想置換，這種 理想化返混量為零的管式反應(yīng)器稱為活塞流反應(yīng)器理想化返混量為零的管式反應(yīng)器稱為活塞流反應(yīng)器 （plug flow reactor簡稱簡稱PFR）。）

27、。 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： （1）反應(yīng)器內(nèi)任一截面上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（物料濃度、反應(yīng)）反應(yīng)器內(nèi)任一截面上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（物料濃度、反應(yīng) 速率、轉(zhuǎn)化率、溫度等）完全相等，且不隨時(shí)間而改變，速率、轉(zhuǎn)化率、溫度等）完全相等，且不隨時(shí)間而改變， 但不同截面的參數(shù)各不相同；但不同截面的參數(shù)各不相同； （2）所有物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相同。）所有物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相同。 工業(yè)上將長徑比大于工業(yè)上將長徑比大于30的管式反應(yīng)器視為活塞活反應(yīng)器。的管式反應(yīng)器視為活塞活反應(yīng)器。 管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 主要用于氣固主要用于氣固 相反應(yīng)相反應(yīng) 由一根或多根管子 串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成的 反應(yīng)器，長度與直 徑之比一

28、般大于 。 2、活塞流反應(yīng)器的計(jì)算、活塞流反應(yīng)器的計(jì)算 A A x F AA AA dxx dFF dLdL L L V A A A q x c F 0, 0, 0, 0, V A A A q x c F dVdV 對于定態(tài)操作的活塞流反應(yīng)器，取某一微元體積對于定態(tài)操作的活塞流反應(yīng)器，取某一微元體積dV， 對對組分組分A進(jìn)行進(jìn)行物料衡算物料衡算： 流入量流入量 = 流出量流出量 + 反應(yīng)消失量反應(yīng)消失量 + 累積量累積量 FA FA+ dFA - rAdV 0 FA = FA+ dFA + (- rA)dV dFA=dFA,0(1-xA) = - FA,0dxA = - (-rA)dV AA

29、x A A A x A A V A r dx F V r dx F dV 0 0, 00 0, )( ; )( 為了對連續(xù)反應(yīng)器的生產(chǎn)能力進(jìn)行比較為了對連續(xù)反應(yīng)器的生產(chǎn)能力進(jìn)行比較, ,引進(jìn)引進(jìn)空間時(shí)間空間時(shí)間 ( (簡稱空時(shí)簡稱空時(shí)) )這一概念這一概念, ,其定義為其定義為: :在規(guī)定條件下進(jìn)入反應(yīng)器在規(guī)定條件下進(jìn)入反應(yīng)器 的物料通過反應(yīng)器所需要的時(shí)間的物料通過反應(yīng)器所需要的時(shí)間稱為空時(shí)稱為空時(shí), ,即即: : 0， 進(jìn)料體積流量 反應(yīng)體積 V q V 在其它條件不變的情況下在其它條件不變的情況下, , 空時(shí)越小空時(shí)越小, ,表示反應(yīng)器的處理表示反應(yīng)器的處理 物料量越大物料量越大, ,說明

30、生產(chǎn)能力大。說明生產(chǎn)能力大。 0,0,0, 0, 0, 0,AVA A A V cqF c F q A x A A AVA r dx cq V F V 0 0,0,0, )( A x A A A V r dx c q V 0 0 0, )( ， 空間速度（空速）空間速度（空速）是空時(shí)的倒數(shù)，表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位是空時(shí)的倒數(shù)，表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位 反應(yīng)器容積的物料體積。空速越大，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力越大。反應(yīng)器容積的物料體積?？账僭酱?，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力越大。 Vc F V q SV A AV 0 , 0 ,0 , 1 空間時(shí)間用濃度表示空間時(shí)間用濃度表示,則則: 0,0, 0, A A A A

31、AA A c dc dx c cc x A A c c A A V r dc q V 0,)( 0, 當(dāng)動(dòng)力學(xué)方程較復(fù)雜時(shí)，可以采用當(dāng)動(dòng)力學(xué)方程較復(fù)雜時(shí)，可以采用圖解積分法圖解積分法計(jì)算計(jì)算 xA -1/rA xA0cA -1/rA cA， ，0 0 cA A A c c A A r dc 0,)( A x A A A r dx c 0 0, )( 0， 面積 A c 面積 計(jì)算出陰影部分的面積就可以求出反應(yīng)時(shí)間計(jì)算出陰影部分的面積就可以求出反應(yīng)時(shí)間 1）兩反應(yīng)器中進(jìn)行同一化學(xué)反應(yīng)）兩反應(yīng)器中進(jìn)行同一化學(xué)反應(yīng)(恒容恒容)，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化 率時(shí)所需反應(yīng)時(shí)間完全相同。率時(shí)所需反應(yīng)時(shí)間完

32、全相同。 2）當(dāng)反應(yīng)體積相等時(shí)，其生產(chǎn)能力相同。所以在設(shè)計(jì)、放當(dāng)反應(yīng)體積相等時(shí)，其生產(chǎn)能力相同。所以在設(shè)計(jì)、放 大活塞流反應(yīng)器時(shí)，可以利用間歇攪拌釜式反應(yīng)器的動(dòng)力大活塞流反應(yīng)器時(shí)，可以利用間歇攪拌釜式反應(yīng)器的動(dòng)力 學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 3）雖然兩反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程式相同，但物料在其中的流動(dòng)）雖然兩反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程式相同，但物料在其中的流動(dòng) 型態(tài)完全不同。在間歇攪拌釜式反應(yīng)器中，物料均勻混合屬型態(tài)完全不同。在間歇攪拌釜式反應(yīng)器中，物料均勻混合屬 非定態(tài)過程；而活塞流反應(yīng)器中，物料無返混屬定態(tài)過程。非定態(tài)過程；而活塞流反應(yīng)器中，物料無返混屬定態(tài)過程。 活塞流反應(yīng)器是連續(xù)操作，而間歇攪拌釜

33、式反應(yīng)器是間歇操活塞流反應(yīng)器是連續(xù)操作，而間歇攪拌釜式反應(yīng)器是間歇操 作，需要一定的輔助時(shí)間，顯然活塞流反應(yīng)器的生產(chǎn)能力比作，需要一定的輔助時(shí)間，顯然活塞流反應(yīng)器的生產(chǎn)能力比 間歇攪拌釜式反應(yīng)器要大，生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度要小。間歇攪拌釜式反應(yīng)器要大，生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度要小。 由于強(qiáng)烈的攪拌，物料進(jìn)入反應(yīng)器的瞬間即與反應(yīng)由于強(qiáng)烈的攪拌，物料進(jìn)入反應(yīng)器的瞬間即與反應(yīng) 器中的物料混合均勻，所以器中的物料混合均勻，所以 （1）反應(yīng)器內(nèi)所有位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)完全相同，且不隨時(shí)間而）反應(yīng)器內(nèi)所有位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)完全相同，且不隨時(shí)間而 變化；變化； （2）物料的停留時(shí)間不同，其分布為）物料的停留時(shí)間不同，其分布為0。 工業(yè)上將

34、攪拌良好且物料粘度不大的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器工業(yè)上將攪拌良好且物料粘度不大的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器 （continuous Stirred tank reactor 簡稱簡稱CSTR）近似地看成近似地看成 全混流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器 在定態(tài)操作條件下，進(jìn)行物料衡算：在定態(tài)操作條件下，進(jìn)行物料衡算： 流入量流入量 = 流出量流出量 + 反應(yīng)消失量反應(yīng)消失量 + 累積量累積量 qvcA,0 qvcA - rAV 0 )()( )( 0,0, 0, A AA A AA V AAVAV r xc r cc q V t Vrcqcq 空間時(shí)間空間時(shí)間: A A V A x c q F 0, 0, 0, A V

35、A c q F 將多個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)起來，其將多個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)起來，其特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）反應(yīng)是在多個(gè)反應(yīng)釜中進(jìn)行的，中間無物料加入和產(chǎn)物）反應(yīng)是在多個(gè)反應(yīng)釜中進(jìn)行的，中間無物料加入和產(chǎn)物 引出，上個(gè)反應(yīng)釜的出口濃度與下個(gè)反應(yīng)釜入口濃度相同。引出，上個(gè)反應(yīng)釜的出口濃度與下個(gè)反應(yīng)釜入口濃度相同。 （2）各反應(yīng)釜中組成、溫度均勻一致，）各反應(yīng)釜中組成、溫度均勻一致，“級級”與與“級級”之間之間 是突然變化的。是突然變化的。 （3）從一級至最后一級，反應(yīng)物濃度是逐漸降低的，串聯(lián)反）從一級至最后一級，反應(yīng)物濃度是逐漸降低的，串聯(lián)反 應(yīng)器數(shù)目越多，其性能越接近活塞流反應(yīng)器。應(yīng)器數(shù)目越多，其性能越接

36、近活塞流反應(yīng)器。 iA iA x c , , V1VNVi NA NA x c , , 1 , 1 , A A x c 1, 1, NA NA x c 多級全混流反應(yīng)器，就將多個(gè)理想混合反應(yīng)器串聯(lián)起多級全混流反應(yīng)器，就將多個(gè)理想混合反應(yīng)器串聯(lián)起 來，是一種介于活塞流和理想混合流之間的流動(dòng)模型。來，是一種介于活塞流和理想混合流之間的流動(dòng)模型。 取幾個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器中的第取幾個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器中的第i級反應(yīng)器中的組分級反應(yīng)器中的組分A作物料衡算得：作物料衡算得： 流入量流入量 = 流出量流出量 + 反應(yīng)消失量反應(yīng)消失量 iiAiAViAV Vrcqcq)( ,1, )( )( )( , 0, , ,1,1,

37、 iA A iA iAiA V i ii r xxc r cc q V t iAiA 一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式：一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式： iAiiA ckr , )( 第一級反應(yīng)器：第一級反應(yīng)器： 第二級反應(yīng)器：第二級反應(yīng)器： 1 ,1 1 ,0, 1 A AA ck cc t 11 0, 1 , 1tk c c A A 2,2 2,1 , 2 A AA ck cc t )1)(1 (1 2211 0, 22 1 , 2, tktk c tk c c AA A 第第N級反應(yīng)器：級反應(yīng)器： N i ii A NN A NA tk c tktktk c c 1 0, 2211 0, , )1 ( )1

38、()1)(1 ( 如果各級反應(yīng)器體積和溫度均相等如果各級反應(yīng)器體積和溫度均相等,那么那么 kkkktttt NN 2121 N A NA t k c c )1 ( 0, , N NA t k x )1 ( 1 1 , )1 ( ,0 ,NAANA xcc N i ii A NN A NA tk c tktktk c c 1 0, 2211 0, , )1 ( )1 ()1)(1 ( 二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式：二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式： 2 , )( iAiA ckr 2 , ,1, iA iAiA ck cc t 0 1, 2 , iAiAiA ccct k 第一級反應(yīng)器出口濃度為第一級反應(yīng)器出口濃度

39、為: 第二級反應(yīng)器出口濃度為第二級反應(yīng)器出口濃度為: t k ct k c A A 2 411 0, 1 , t k t k ct k t k c A A 2 2 411 411 0, 2, 當(dāng)當(dāng)N3時(shí)時(shí),計(jì)算起來非常繁雜計(jì)算起來非常繁雜,而采用圖解法則較方便而采用圖解法則較方便. 如果各級反應(yīng)器體積和溫度均相等如果各級反應(yīng)器體積和溫度均相等,那么那么 t c c t r iA iAiA 1, , 1 )( n iAiAiA kcdtdcr , )( t c c t dtdc iA iAiA 1, , 1 rA 0,A c 1 ,A c 2,A c 3 ,A c iA c , A B C D

40、n A A kcr)( t 1 斜率為： 圖解法只適用于反應(yīng)速率用單一組分表達(dá)的圖解法只適用于反應(yīng)速率用單一組分表達(dá)的 情況，對于平行反應(yīng)、串聯(lián)反應(yīng)不適用。情況，對于平行反應(yīng)、串聯(lián)反應(yīng)不適用。 n AA kcr)( 1 1）為完成為完成一定生產(chǎn)任務(wù)一定生產(chǎn)任務(wù)并達(dá)到最終轉(zhuǎn)化率并達(dá)到最終轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)體積所需的反應(yīng)體積， 以以管式反應(yīng)器最小管式反應(yīng)器最小，單個(gè)全混流反應(yīng)器最大單個(gè)全混流反應(yīng)器最大； 2)2)多釜串聯(lián)時(shí)，多釜串聯(lián)時(shí)，串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)越多，所需反應(yīng)器的總體串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)越多，所需反應(yīng)器的總體 積越小積越?。划?dāng)串聯(lián)數(shù)目增至無限多時(shí)，即為平推流反應(yīng)器；當(dāng)串聯(lián)數(shù)目增至無限多時(shí)，即為平推流反

41、應(yīng)器； 3 3）間歇釜式反應(yīng)器間歇釜式反應(yīng)器因輔助操作占用一定時(shí)間故有效體積大因輔助操作占用一定時(shí)間故有效體積大 于于平推流平推流，若輔助操作時(shí)間可忽略不計(jì)，則有效體積與平，若輔助操作時(shí)間可忽略不計(jì)，則有效體積與平 推流相等；推流相等； 4)4)轉(zhuǎn)化率越高，轉(zhuǎn)化率越高，全混流比平推流的體積增大的倍數(shù)越多全混流比平推流的體積增大的倍數(shù)越多， 故對于要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)，應(yīng)選用平推流或間歇釜。故對于要求高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)，應(yīng)選用平推流或間歇釜。 1 1、平行反應(yīng)、平行反應(yīng) AA RR（主產(chǎn)物）（主產(chǎn)物） S S（副產(chǎn)物）（副產(chǎn)物） k k1 1 k k2 2 主、副反應(yīng)的速率方程分別為：主、副反應(yīng)的速率

42、方程分別為： 21 21 ; n A S S n A R R ck dt dc rck dt dc r 21 2 1 )( 2 1 2 1 nn A n A n A S R c k k ck ck r r 21 2 1 )( 2 1 2 1 nn A n A n A S R c k k ck ck r r 1 1）當(dāng)）當(dāng)n n1 1n n2 2時(shí)，主反應(yīng)級數(shù)大于副反應(yīng)級數(shù)，若時(shí)，主反應(yīng)級數(shù)大于副反應(yīng)級數(shù)，若c cA A愈大， 愈大， 21 nn A c 就愈大，就愈大，RR的收率就高，此時(shí)采用管式反應(yīng)器、間的收率就高，此時(shí)采用管式反應(yīng)器、間 歇釜式反應(yīng)器或多釜串聯(lián)反應(yīng)器有利。歇釜式反應(yīng)器或多釜

43、串聯(lián)反應(yīng)器有利。 2 2）當(dāng)）當(dāng)n n1 1n n2 2時(shí)，時(shí)，c cA A愈小， 愈小， 愈大，愈大，RR收率就高，這時(shí)采用收率就高，這時(shí)采用 連續(xù)操作釜式反應(yīng)器比較合適。連續(xù)操作釜式反應(yīng)器比較合適。 21 nn A c 3 3）當(dāng)）當(dāng)n n1 1=n=n2 2時(shí)，收率與反應(yīng)物的深度無關(guān)，只由時(shí)，收率與反應(yīng)物的深度無關(guān)，只由k k1 1/k/k2 2的比值的比值 決定，可以用催化劑或改變溫度來改變決定，可以用催化劑或改變溫度來改變k k1 1,k ,k2 2，提高，提高RR的收的收 率。率。 保持較大保持較大c cA A 的途徑： 的途徑： 1 1）采用較小的單程轉(zhuǎn)化率；）采用較小的單程轉(zhuǎn)化

44、率； 2 2）以較大的濃度進(jìn)料；）以較大的濃度進(jìn)料； 3 3）對于氣相反應(yīng)，可以增大系統(tǒng)的壓強(qiáng)）對于氣相反應(yīng)，可以增大系統(tǒng)的壓強(qiáng) 保持較小保持較小c cA A 的途徑： 的途徑： 1 1）采用較大的單程轉(zhuǎn)化率；）采用較大的單程轉(zhuǎn)化率； 2 2）將部分反應(yīng)后的物料循環(huán)使用，以降低進(jìn)料中的反應(yīng)物）將部分反應(yīng)后的物料循環(huán)使用，以降低進(jìn)料中的反應(yīng)物 濃度；濃度； 3 3）加入惰性稀釋劑；）加入惰性稀釋劑； 4 4）對于氣相反應(yīng)，可以采取減壓操作。）對于氣相反應(yīng)，可以采取減壓操作。 2 2、連串反應(yīng)、連串反應(yīng) 假定在等溫條件，平推流反應(yīng)器中進(jìn)行如下一級反應(yīng)：假定在等溫條件，平推流反應(yīng)器中進(jìn)行如下一級反應(yīng)

45、： A A R R S S k k1 1k k2 2 各反應(yīng)式的速率方程分別為：各反應(yīng)式的速率方程分別為： R S SRA R R ck dt dc rckck dt dc r 221 ; R RA S R ck ckck r r 2 21 1 1）在任意轉(zhuǎn)化率時(shí)，）在任意轉(zhuǎn)化率時(shí)，s s平推 平推 s s全混 全混 因?yàn)槿炝鞣磻?yīng)器中反應(yīng)開始時(shí)因?yàn)槿炝鞣磻?yīng)器中反應(yīng)開始時(shí) RR的濃度要比平推流中的高，對的濃度要比平推流中的高，對 于于S S的生成有利。的生成有利。 2 2) )當(dāng)當(dāng)k k2 2/k/k1 111時(shí)，為了避免產(chǎn)生時(shí)，為了避免產(chǎn)生 過多的副產(chǎn)物過多的副產(chǎn)物S S，應(yīng)設(shè)法降低反，應(yīng)

46、設(shè)法降低反 應(yīng)器中反應(yīng)物應(yīng)器中反應(yīng)物AA的單程轉(zhuǎn)化率，的單程轉(zhuǎn)化率， 并從經(jīng)濟(jì)的角度加以權(quán)衡，將產(chǎn)并從經(jīng)濟(jì)的角度加以權(quán)衡，將產(chǎn) 品品RR中未反應(yīng)的中未反應(yīng)的AA經(jīng)過分離后再經(jīng)過分離后再 循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器。循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器。 3 3) )當(dāng)當(dāng)k k2 2/k/k1 111時(shí)時(shí)，則可用較高的轉(zhuǎn)則可用較高的轉(zhuǎn) 化率化率, ,此時(shí)選擇性降低不多而分此時(shí)選擇性降低不多而分 離任務(wù)不大離任務(wù)不大, ,循環(huán)量可大大減少循環(huán)量可大大減少. . 催化反應(yīng)過程催化反應(yīng)過程 均相催化反應(yīng)過程均相催化反應(yīng)過程 非均相催化反應(yīng)過程非均相催化反應(yīng)過程 （ 1）氨的合成）氨的合成 2）一氧化碳的轉(zhuǎn)化）一氧化碳的轉(zhuǎn)化 3）二氧化

47、硫的氧化）二氧化硫的氧化 4）乙苯脫氫制苯乙烯）乙苯脫氫制苯乙烯 1）、反應(yīng)物從氣相主體擴(kuò)散到催化劑的外表面）、反應(yīng)物從氣相主體擴(kuò)散到催化劑的外表面（外擴(kuò)散過程）（外擴(kuò)散過程） 2）、反應(yīng)物從催化劑顆粒的外表面通過微孔擴(kuò)散到內(nèi)表面上）、反應(yīng)物從催化劑顆粒的外表面通過微孔擴(kuò)散到內(nèi)表面上（內(nèi)擴(kuò)散過程）（內(nèi)擴(kuò)散過程） 3）、反應(yīng)物在催化劑內(nèi)表面上被吸附）、反應(yīng)物在催化劑內(nèi)表面上被吸附（吸附過程）（吸附過程） 4）、吸附的反應(yīng)物在催化劑表面上發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物）、吸附的反應(yīng)物在催化劑表面上發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物（表面反應(yīng)過程）（表面反應(yīng)過程） 5）、反應(yīng)生成的產(chǎn)物從催化劑表面脫附下來）、反應(yīng)生成的產(chǎn)物從催化劑表面脫附下來（脫附過程）（脫附過程） 6）、脫附下來的產(chǎn)物從催化劑微孔內(nèi)向外擴(kuò)散到催化劑的外表面）、脫附下來的產(chǎn)物從催化劑微孔