李紹芬主編反應(yīng)工程知識點(diǎn)

1、反應(yīng)工程知識點(diǎn)第1章緒論1. 反應(yīng)動力學(xué)主要研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的機(jī)理和速率。2. 反應(yīng)工程一般是按反應(yīng)物系的相態(tài)來分類，將化學(xué)反應(yīng)分為均相反應(yīng)和多相反應(yīng)兩大 類。3. 根據(jù)反應(yīng)過程是否使用催化劑，將化學(xué)反應(yīng)分為催化反應(yīng)和非催化反應(yīng)兩大類。4. 反應(yīng)進(jìn)度是指任何反應(yīng)組分的反應(yīng)量與其化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比，反應(yīng)進(jìn)度永遠(yuǎn)為正值。5. 轉(zhuǎn)化率是針對反應(yīng)物而言的，收率則是對反應(yīng)產(chǎn)物而言，轉(zhuǎn)化率、收率和選擇性三者的 關(guān)系：Y = SX。6. 化學(xué)反應(yīng)工程的主要研究對象是工業(yè)反應(yīng)器，反應(yīng)器設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是確定反應(yīng)體積， 反應(yīng)器設(shè)計(jì)最基本的內(nèi)容是：選擇合適的反應(yīng)器型式；確定最佳的操作條件；確 定反應(yīng)體積。7. 工業(yè)反

2、應(yīng)器放大主要方法是逐級經(jīng)驗(yàn)放大法和數(shù)學(xué)模型法。8. 反應(yīng)器類型可以搞看圖填寫。9. 工業(yè)反應(yīng)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(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)1. 反應(yīng)速率是指單位時(shí)間內(nèi)單位體積反應(yīng)物系中某一反應(yīng)組分的反應(yīng)量。1 如，、1 dnB ,、2. 以VaA+VbT VrR反應(yīng)為例，其反應(yīng)速率的表達(dá)式是A = -或B=-或V dtV dt1dnR用反應(yīng)進(jìn)度表式反應(yīng)速率的表達(dá)式：7=-1,其反應(yīng)物轉(zhuǎn)化量與反應(yīng)產(chǎn)V dtV dt物生產(chǎn)量之間的關(guān)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(yīng)速率與溫度及濃度

3、的關(guān)系的關(guān)系式叫做速率方程或動力學(xué)方程，其數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式r = f （c,T）,以以vAA + vbt vRR不可逆基元反應(yīng)為例，其速率方程為 rA = kc?cBB。4. k為反應(yīng)速率常數(shù)，為溫度的函數(shù)，其關(guān)系式為k = Aexp（-E / RT）。5. 絕大多數(shù)反應(yīng)都是非基元反應(yīng)，但是非基元反應(yīng)可以看成是若干基元反應(yīng)的綜合結(jié)果，即 反應(yīng)機(jī)理。6. 不論可逆反應(yīng)還是不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率總是隨著轉(zhuǎn)化率的升高而降低（降低或升高）；不可逆反應(yīng)及可逆吸熱反應(yīng)，反應(yīng)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(yīng)，反應(yīng)溫度按最佳溫度曲線操作，反應(yīng)速率最大。7. 在同一反應(yīng)物系中同時(shí)進(jìn)行若干

4、個(gè)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，稱為復(fù)合反應(yīng)。8. 獨(dú)立反應(yīng)是指這些反應(yīng)中任何一個(gè)反應(yīng)都不可能由其余反應(yīng)進(jìn)行線性組合而得到。9. 復(fù)合反應(yīng)包括三個(gè)基本反應(yīng)類型，即并列反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng)。10. 當(dāng)一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物同時(shí)又是另一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物時(shí)，這類反應(yīng)稱為連串反應(yīng)。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(yīng)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(xué)吸附。13. 要從各反應(yīng)步驟的速率中導(dǎo)出總包速率方程，需要作出一些

5、簡化假定。廣泛應(yīng)用的是定 態(tài)近似和速率控制步驟這兩個(gè)假定。14. 速率方程的形式(動力學(xué)模型)可分為藉函數(shù)動力學(xué)模型和雙曲線型動力學(xué)模型。15. 動力學(xué)參數(shù)是指速率方程中所包含的參數(shù)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求動力學(xué)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。而微分法是根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)條件下 測定的反應(yīng)速率，直接由速率方程估計(jì)參數(shù)值。17. 建立速率方程一般包括下列幾個(gè)方面的工作：設(shè)想各種反應(yīng)機(jī)理， 導(dǎo)出不同的速率方程； 進(jìn)行反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)， 測定所需的動力學(xué)數(shù) 據(jù)；根據(jù)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所導(dǎo)出的可能的速率方程進(jìn)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(yīng)器1. 間歇反應(yīng)器是分批操作的， 其操作時(shí)間系兩部分組成：一是反應(yīng)時(shí)間，即裝料完畢后算起至 達(dá)到所要求的產(chǎn)品收率時(shí)間；二是輔助時(shí)間，即裝料、卸料及清洗等所需時(shí)間之和。2. 半間歇操作和間歇操作的共同點(diǎn)是反應(yīng)物系的組成均隨時(shí)間而變，因此必須以時(shí)間作自變 量。第4章管式反應(yīng)器1. 所有流體粒子均以相同速度從進(jìn)口向出口運(yùn)動，就像一個(gè)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(shí)間的流體粒子之間的混合。3. 就整個(gè)反應(yīng)器而言，如符合活塞流假設(shè)，則同一時(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器的流體粒子必定在另一時(shí) 刻同時(shí)離開，即所有流體粒子在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)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(yīng)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(yīng)器，反應(yīng)物系的濃度系隨軸向距離而變，與時(shí)間無關(guān)；而間歇 釜式反應(yīng)器反應(yīng)物系的濃度則隨時(shí)間而變，與位置無關(guān)。6. 對于正常反應(yīng)動力學(xué)而言，在原料處理量、及組成、反應(yīng)溫度以及最終轉(zhuǎn)化率均相同的情況下，以管式反應(yīng)器所需反應(yīng)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(yīng)體積最小。7. 如果管式反應(yīng)器中進(jìn)行的單一不可逆反應(yīng)和可逆吸熱反應(yīng)，以生成強(qiáng)度最大為出發(fā)點(diǎn)，其最佳操作溫度序列應(yīng)遵循先低后高這一原則；而對于可逆放熱反應(yīng)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(shí)間分布與反應(yīng)器的流動模型1. 兩種不同類型的流動反應(yīng)器一連續(xù)釜式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器。2. 停留時(shí)間是指流體以進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)算起，到其離開系統(tǒng)時(shí)為止，在系統(tǒng)內(nèi)總共經(jīng)歷的時(shí)間， 即流體從系統(tǒng)的進(jìn)口至出口所耗費(fèi)的時(shí)間。3. F(t)表示停留時(shí)間小于t的流體粒子所占的分?jǐn)?shù)，1-F(t)則表示停留時(shí)間大于 t的流體粒子所占的分?jǐn)?shù)。E(t)dt表示停留時(shí)間在t和t+dt之間的流體粒子所占的分?jǐn)?shù)。E(t)與F(t)兩函數(shù) 之間的相互關(guān)系是 ，E(t)dt = F(t)或E(tHdF(t)。4. 普遍適用的停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)測定方法是示蹤響應(yīng)法，通過用示蹤劑來跟蹤流體在系統(tǒng)內(nèi) 的停留時(shí)間。5. 示蹤響應(yīng)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(shí)質(zhì)就是在極短的時(shí)間內(nèi)、在系統(tǒng)入口處向流進(jìn)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(shí)間的變化。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接求出 E(t)或停留時(shí)間概率密度函數(shù)。7. 升階法(階躍法)的實(shí)質(zhì)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(shí)間而單調(diào)地遞增，最終達(dá)到與輸入的示蹤劑濃度c( 8)相等。由升階法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接求出停留時(shí)間分布函數(shù)或F(t)。8. 理想反應(yīng)器是指能以活塞流或全混流來描述其流通狀況的反應(yīng)器。9. 活塞流反應(yīng)器停留時(shí)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(yīng)器的停留時(shí)間相同。返混程度達(dá)到最大時(shí)，全混流停留時(shí)間分布的無因次方差。2為1。10. 實(shí)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(kuò)散。對于一個(gè)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(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象1. 孔容是指單位質(zhì)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(nèi)部的孔體積占顆粒體積的分率。3. 受擴(kuò)散的影響，

11、反應(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象1. 根據(jù)固體催化劑是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動狀態(tài)，反應(yīng)器又可分為兩大類，屬于靜止?fàn)顟B(tài)的由固定床反應(yīng)器和滴流床反應(yīng)器，催化劑處于運(yùn)動狀態(tài)的由流化床反應(yīng)器、移動床反應(yīng)器和漿態(tài)反應(yīng)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(yīng)器可以分為兩大類：一類是反應(yīng)過程中催化劑床與外屆沒有熱量交換，叫絕 熱反應(yīng)器；另一類則與外界有熱量交換，稱為換熱式反應(yīng)器。4. 多段絕熱反應(yīng)器是指多次在絕熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)一次之后經(jīng)過換熱以滿足所需溫度 條件，再進(jìn)行下一次的絕熱反應(yīng)。每