化學(xué)反應(yīng)工程英文版期末總結(jié)【超精簡實用】

1、第一章 概論1.1 化學(xué)反應(yīng)的重要性1.2 反應(yīng)的分類1.3 影響反應(yīng)速率方程的變量1.4 反應(yīng)速率的定義1.5化學(xué)反應(yīng)的速度第二章 均相反應(yīng)動力學(xué)*概念：單一反應(yīng)類型：間歇反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器速率方程：對于一個單相反應(yīng)實驗表明：速率方程受濃度和物料能量的影響。能量包括溫度、磁場強度、光強等等，一般僅考慮溫度。2.1 濃度主導(dǎo)的速率方程2.1.1 單一和復(fù)雜反應(yīng)2.1.2 基元和非基元反應(yīng)基元反應(yīng)：反應(yīng)速率方程與化學(xué)計量數(shù)有關(guān)非基元反應(yīng)：反應(yīng)速率方程與化學(xué)計量數(shù)無關(guān)，是一系列基元反應(yīng)的組合。2.1.3 反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)分子數(shù) 略2.1.4 速率常數(shù)K對于這樣的n級反應(yīng)的速率常數(shù)的單

2、位：2.2 溫度主導(dǎo)的速率方程，討論：1、 對于不可逆反應(yīng)，溫度對反應(yīng)速率的影響利用Arrhennius關(guān)系，可逆反應(yīng)還要考慮其它因素；2、 對于吸熱反應(yīng)，所以對于可逆吸熱反應(yīng)，提高T總是有利的；對于放熱反應(yīng)，所以對于可逆放熱反應(yīng)，提高T不一定能提高速率，需要尋找最優(yōu)溫度（r-T圖是個開口向下的拋物線），注意：放熱反應(yīng)對T的變化較為敏感；3、 可逆放熱反應(yīng)的最優(yōu)溫度（僅可逆放熱有最優(yōu)溫度）：，由于，則；4、 對于所有反應(yīng)（可逆和不可逆的吸熱、放熱），均有：T一定時，；對于正逆反應(yīng)，均有：；對于不可逆反應(yīng)和可逆吸熱反應(yīng)，；對于可逆放熱反應(yīng)，存在最優(yōu)溫度（略）。5、 活化能越大，T對反應(yīng)速率的影響

3、越大；低溫時，T的變化對反應(yīng)速率影響也很大。2.2.1 活化能和濃度決定因素lnk-1/T圖討論1、由阿倫尼烏斯定律得到lnk-1/T圖是一條直線，斜率即為E，活化能E越大，其斜率越大；2、高活化能的反應(yīng)對溫度非常敏感；3、低溫下的反應(yīng)對溫度非常敏感；4、K0一定時，為使反應(yīng)速率翻倍：E越大，反應(yīng)操作起來越困難；5、根據(jù)阿倫尼烏斯定律，指前因子K0不會影響溫度敏感性，即指數(shù)項比指前項對溫度更敏感。2.3 尋找一個機理步驟：1、化學(xué)計量學(xué)，2、動力學(xué)，3、機理討論：1、由化學(xué)計量數(shù)可以知道一個反應(yīng)是不是基元的簡單反應(yīng)；2、基元反應(yīng)的分子數(shù)不超過3；3、可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)為基元反應(yīng)，則逆反應(yīng)也為基

4、元反應(yīng)，反之亦然。所以，若正反應(yīng)不超過3個反應(yīng)分子數(shù)，而逆反應(yīng)卻超過3個分子數(shù)時，該反應(yīng)不是基元反應(yīng)；4、當(dāng)濃度較低時，非基元反應(yīng)也可以視為基元反應(yīng)處理。5、平行反應(yīng)的反應(yīng)速率取決于對溫度敏感的那一步。連串反應(yīng)的反應(yīng)速取決于對溫度不敏感的那一步；6、基元反應(yīng)的lnk-1/T圖是一條直線，如果實驗測得的lnk-1/T圖不是直線，則該反應(yīng)不是基元反應(yīng)；7、對于活化能隨溫度改變的情況，可見書P31頁圖2.3，但這種情況很少見。2.4 從理論中推導(dǎo)的反應(yīng)速率和可預(yù)言性反應(yīng)速率r是濃度和溫度的函數(shù)。第三章 間歇反應(yīng)器的實驗數(shù)據(jù)處理3.1 恒容的間歇反應(yīng)器反應(yīng)物總壓和分壓之間的關(guān)系：，當(dāng)時，不變，即-0=

5、0，即總壓不變。注意：如果未知反應(yīng)的化學(xué)計量式，或有多種計量方程可以表示這個反應(yīng)式，就不能使用“總壓”這一概念。3.1.1 轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)物沒有轉(zhuǎn)化率的說法。3.1.2 數(shù)據(jù)分析的積分方法（先嘗試積分法，再嘗試微分法，比較實驗和理論的C-t圖是否一致）1、單分子的一級不可逆反應(yīng)2、兩分子的二級不可逆反應(yīng)（有兩種C-t圖）（1）、令，有：當(dāng)（2）、當(dāng)時，即可以將二級反應(yīng)寫為：3、0級反應(yīng)（反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度無關(guān)）轉(zhuǎn)化率與時間成正比：討論：僅在確定的、高濃度的范圍內(nèi)會有0級反應(yīng)，低濃度時0級反應(yīng)一般不是基元反應(yīng)。這是因為在低濃度時，反應(yīng)速率更加取決于反應(yīng)物濃度，這讓反應(yīng)級數(shù)大于0。4、n級反應(yīng)的理

6、論速率方程5、不可逆反應(yīng)的半衰期如果反應(yīng)物是按它們的計量系數(shù)之比加入反應(yīng)的，則它們會一直保持著計量系數(shù)之比的關(guān)系反應(yīng)下去。對于n級反應(yīng)的半衰期，有：注意：這是化學(xué)反應(yīng)的半衰期，僅在一級反應(yīng)中，它與放射性物質(zhì)的衰變是一樣的。6、半衰期的擴展對于n級反應(yīng)的F衰期。令，有：不同級數(shù)下的關(guān)系曲線。注意：n=1時，半衰期與CA,0無關(guān)。7、基元一級平行不可逆反應(yīng)為了得到K值，有以下公式由以上的k1+k2 和k1/k2關(guān)系可以得到K值?；患壠叫胁豢赡娣磻?yīng)的曲線關(guān)系（用來得到K）8、均相催化反應(yīng)即使現(xiàn)在沒有催化劑反應(yīng)也會進行。并且催化反應(yīng)速率與催化劑濃度成正比。反應(yīng)的產(chǎn)物的競爭關(guān)系注意：如圖的情況是對于

7、有著不同催化劑濃度的均相催化反應(yīng)的速率常數(shù)9、自動催化反應(yīng)（沒有R不反應(yīng)，R太多了也不反應(yīng)）用轉(zhuǎn)化率表示：自動催化反應(yīng)的曲線檢驗一個反應(yīng)是否為自動催化反應(yīng)，就畫C-t圖來看該直線是否通過了O點。10、連串的不可逆反應(yīng)（R是副產(chǎn)物，S是目的產(chǎn)物，或者R是目的產(chǎn)物，S是副產(chǎn)物，k1和K2的值共同決定著R的最大濃度）討論：（1）、當(dāng)時，類似于一級不可逆反應(yīng)的，這說明反應(yīng)速率取決于第一步。如果目的產(chǎn)物是R，說明幾乎所有的反應(yīng)物都變成了副產(chǎn)物，產(chǎn)物S多一些。（2）、當(dāng)時，反應(yīng)速率取決于慢的一步，即取決于K2。所有連串反應(yīng)的總體反應(yīng)速率都取決于最慢的那一步。但無論K1值有多大，只要反應(yīng)時間足夠充分，R一定

8、會轉(zhuǎn)化為S。（3）、一級連串反應(yīng)的Ct圖（4）、對于一級連串反應(yīng)：一級連串反應(yīng)C-t圖，只有當(dāng)最后兩種化合物取最大值時同時形成拐點。11、一級可逆反應(yīng)令，在平衡時，所以有：12、對于一個反應(yīng)由XAe表示轉(zhuǎn)化率，這可看成一個擬一級不可逆反應(yīng)（1）單分子可逆反應(yīng)：不可逆反應(yīng)僅僅是當(dāng)CAe = 0或 KC =時的可逆反應(yīng)的特例。（2）二級可逆反應(yīng)：除了一級和二級反應(yīng)以外，速率方程的積分變得繁瑣。最好的尋找一個適當(dāng)?shù)乃俾史匠谭椒ㄊ俏⒎址?。?）、變級數(shù)的反應(yīng)在較高的下，這個反應(yīng)是速率常數(shù)為的0級反應(yīng)；在較低的下，這個反應(yīng)是速率常數(shù)為的1級反應(yīng)?？捎赏瑯拥奶幚淼玫健?.1.2 數(shù)據(jù)分析的積分方法（比較難

9、操作，請使用電腦）步驟：（1）、畫出，描出光滑曲線。（2）、確定各濃度處的斜率，這些斜率是該組成下的反應(yīng)速率。（3）、找到一個速率表達式來表示。改：F3.18 intercept=logk3.2 可變?nèi)莘e情形的間歇反應(yīng)器*概念*所有情形下都有，。但并不是所有情形下都有，不恒容時等式不成立。對于等溫變?nèi)萸樾?，滿足線性關(guān)系時，有轉(zhuǎn)化率和濃度的關(guān)系：變?nèi)莘磻?yīng)器中反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為：3.2.1分析的微分方法思路與恒容時的一樣，方法意義上很簡單但實際操作起來很困難，作圖時，然后取對數(shù)作圖。3.2.2分析的積分方法：一級一級的嘗試 只有極少數(shù)的簡單級數(shù)反應(yīng)可以由積分法得到V-T圖，即如下三個：1、0

10、級反應(yīng)當(dāng)恒壓變?nèi)莸木?級反應(yīng)的2、一級反應(yīng)注意：恒壓變?nèi)莸木?級反應(yīng)的3、 二級反應(yīng)恒壓變?nèi)菥喽壏磻?yīng)的圖注意：除了0、1、2級的反應(yīng)，其他級數(shù)的反應(yīng)都不適合用積分法。3.3 溫度與反應(yīng)速率溫度對于一個反應(yīng)的決定性由阿倫尼烏斯定律得到。由不同的C和P來描述物料的濃度時E的表達形式不同。*第三章的小結(jié)*這一章在討論怎樣得到間歇反應(yīng)器的速率方程有積分、微分兩種方法電腦也是個可靠的工具第四章 反應(yīng)器設(shè)計的介紹物料平衡：單位體積流入的熱量的速率=單位體積流出的熱量速率+單位體積反應(yīng)消耗的熱量速率+單位體積累積的熱量速率間歇反應(yīng)器需要用到的一些參數(shù)：平推流反應(yīng)器需要用到的一些參數(shù)：CA和XA之間的

11、關(guān)系：有兩個描述反應(yīng)程度的值,CA和XA。但是,CA和XA之間的關(guān)系常常不明顯，取決于許多因素。這導(dǎo)致三個特殊情況：特殊情況1、恒定密度的間歇反應(yīng)器和流動體系這包括大多數(shù)的液相反應(yīng)和恒T、P下的氣相反應(yīng)將A的變化與B、R聯(lián)系起來：特殊情況2、恒T、P，變的間歇反應(yīng)和氣相流動系統(tǒng)此時由于反應(yīng)摩爾數(shù)在反應(yīng)過程中不斷變化，所以體系的密度會改變。我們令體積和轉(zhuǎn)化率成線性關(guān)系，有：當(dāng)時，將A的變化與B、R聯(lián)系起來：對于反應(yīng)物，有；對于產(chǎn)物和惰性物，有注意：如果時，就不好計算了。特殊情況3、普遍情形下的間歇反應(yīng)器和流動體系（變、變T，變總壓）對于反應(yīng)假定，選擇一個反應(yīng)物作為描述轉(zhuǎn)化率的基準(zhǔn)，稱為關(guān)鍵反應(yīng)物

12、。對于氣相反應(yīng)：高壓下，把修正成（Z為壓縮因子）。A和B反應(yīng)物之間的關(guān)系：對于恒壓和恒的液相反應(yīng)和氣相反應(yīng)，有簡化：第五章 簡單反應(yīng)的理想反應(yīng)器5.1 理想的間歇反應(yīng)器對于氣相有可能不恒容，但對于液相一定恒容。5.1.1 反應(yīng)時間t流體密度恒定時，流體密度不恒定時，圖表形式：（1） 對于間歇反應(yīng)器的通用：（2） 僅僅在恒密度體系時有：5.1.2 空時單位：s5.1.3空速單位：s-1注意：空速越大越好，空時越短越好。5.2 穩(wěn)態(tài)的全混流反應(yīng)器（-rA是一個常數(shù)，不隨時間變化）5.2.1空時和空速 圖表形式：（1） 對于全混流反應(yīng)器通用：（2） 僅僅在恒密度體系時有：（隨著）注意：A間歇<

13、A全混流；t間歇<t全混流5.2.2 討論在各種反應(yīng)中1、一級反應(yīng)2、可變密度3、密度為常數(shù)的二級反應(yīng) -rA=kCA24、時的停留時間（一般都是液相反應(yīng)，所以這種情況很少發(fā)生）5、由于全混流有，這與反應(yīng)速率的定義有高度一致性，所以用全混流反應(yīng)器來研究反應(yīng)動力學(xué)很有用。5.3穩(wěn)態(tài)的平推流反應(yīng)器5.3.1 空時注意：圖表形式：（1）、對于平推流反應(yīng)器通用：（2）、僅僅在密度恒定時：5.3.2 各級反應(yīng)（1） 、0級均相反應(yīng)，當(dāng)時。（2）、1級不可逆反應(yīng)，當(dāng)時。（3）、1級可逆反應(yīng)，當(dāng)時。（4）、2級不可逆反應(yīng)或者，當(dāng)時。5.3.3平推流與間歇反應(yīng)器進行比較1、 對于恒定密度的體系，它們二者

14、的速率方程是等價的，平推流的相當(dāng)于間歇反應(yīng)器的t；2、 對于可變密度的體系，它們二者的速率方程之間沒有直接的關(guān)系，并且不同的情形下要有不同的速率方程；3、 在處理量、組成、溫度、轉(zhuǎn)化率一定時，所需反應(yīng)體積：管式<多釜串聯(lián)<單釜。5.3.4 平推流和全混流反應(yīng)器中的空時和停留時間5.4 理想反應(yīng)器之間的相同點及區(qū)別1、返混 略2、不同停留時間的混合3、間歇&平推流無返混，為04、全混流返混達到最大剛好是反應(yīng)速率的定義。*第五章小結(jié)*1、 三種理想反應(yīng)器和它們的反應(yīng)方程2、 空時和停留時間第六章 簡單反應(yīng)的設(shè)計6.1 簡單反應(yīng)器的大小比較從圖形得到的結(jié)論：1、 對于任何相同的生

15、產(chǎn)任務(wù)，和任何正反應(yīng)級數(shù)下，全混流的體積總是大于平推流的體積，體積的比率隨著反應(yīng)級數(shù)的增加而增加；2、 當(dāng)轉(zhuǎn)化率很小時，反應(yīng)表現(xiàn)僅僅由流動模型輕微地影響。在高轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)表現(xiàn)比率增加得非常快。在這種轉(zhuǎn)化率范圍下，一個合適的流動模型的選擇顯得非常重要；3、 在反應(yīng)過程中密度的改變影響著設(shè)計。然而這一點與選擇流型比較起來就沒那么重要了；4、 記住，最有效的影響反應(yīng)器大小的因素是反應(yīng)速率，它僅僅與A的濃度有關(guān)，而不是T。反應(yīng)的級數(shù)、轉(zhuǎn)化率、膨脹因子都將影響A的濃度；5、 XA越大，縱坐標(biāo)的值越大，N越大，截距越高；6、 0級反應(yīng)即為X坐標(biāo)；7、 因為體積越小，反應(yīng)速率越大，時，虛線位于實線的上方。

16、由上圖可以看出，n>0的n級反應(yīng)，在一定的生產(chǎn)任務(wù)下，全混流的反應(yīng)體積總比平推流的大。6.2 多種反應(yīng)器系統(tǒng)6.2.1連串或平行的同等大小的平推流反應(yīng)器1、總體積為V的N個平推流反應(yīng)器的串聯(lián)，其效果與一個體積為V的平推流反應(yīng)器一致。2、平行反應(yīng)的各路上V/F 或必須相同。這是最高效的流入情況。例題：6.16.2.1連串的同等大小的全混流反應(yīng)器1、在平推流中,反應(yīng)物的濃度在整個系統(tǒng)中是逐漸降低的;但全混流中的濃度是突然下降到一個較低的值。2、視一個系統(tǒng)有N個全混流反應(yīng)器串聯(lián)連接?？珊雎悦芏鹊淖兓?。有以下幾種：（1）一級反應(yīng)N個相同體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)與一個平推流一級反應(yīng)的比較注意：（2）

17、二級反應(yīng)CA0=CB0對于基元的二級反應(yīng)，比較N個大小相同的全混流反應(yīng)器串聯(lián)和視為恒容的一個平推流反應(yīng)器。直觀地用反應(yīng)器體積之比或空時之比得到下圖：例：6-2擴展：對于正常動力學(xué)的反應(yīng)：1、 當(dāng)反應(yīng)時間一定時，全混流反應(yīng)器中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率低于間歇反應(yīng)器；2、 當(dāng)要求的轉(zhuǎn)化率一定時，多個全混流串聯(lián)的所需反應(yīng)體積小于單釜；3、 各釜空時相同時，多釜并聯(lián)操作的體積與并聯(lián)各體積之和的單釜相當(dāng)（并聯(lián)等于沒并）；4、 間歇反應(yīng)器是非穩(wěn)態(tài)過程，反應(yīng)組分濃度隨時間變化，而平推流和全混流是穩(wěn)態(tài)過程；5、 全混流的定態(tài)操作點有3個，其中2個是不穩(wěn)定的，一個是穩(wěn)定的。6.2.2連串的不同大小的全混流反應(yīng)器（無法做定

18、量推導(dǎo)，略，解決辦法：圖解）兩種類型的問題可能會問:1、對于一個給定的全混流反應(yīng)器串聯(lián)系統(tǒng)，怎樣得到它的轉(zhuǎn)化率？3、 對于制定的轉(zhuǎn)化率要求，怎樣進行配置能使生產(chǎn)得到最優(yōu)？ （1）類型一：已知全混流反應(yīng)器串聯(lián)情況，求其出口轉(zhuǎn)化率。，利用圖表來找到轉(zhuǎn)化率：作出-r和C的圖。由如圖所示的方法直接代公式求得。（3） 類型二：對于給定的轉(zhuǎn)化率，來選擇一個最優(yōu)的方案。這個問題也可以是由圖形來解決：得到KLMN矩形的最大值。當(dāng)NL連線的斜率等于圖形在M處切線的斜率，則可以得到KLNM矩形的面積最大值。對于一個r-C曲線單調(diào)上升的n級反應(yīng)（n>0），反應(yīng)器連串。討論：1、 當(dāng)n>1時，r-C曲線是

19、凹的，應(yīng)該盡量保持反應(yīng)物的濃度高一些；當(dāng)n<1時，r-C曲線是凸的，應(yīng)該盡量保持反應(yīng)物的濃度低一些；2、 應(yīng)該根據(jù)實際的曲線的形式和轉(zhuǎn)化率級別來安排反應(yīng)器的大小和排序，并沒有簡單的規(guī)則可以指導(dǎo)我們；3、 不管反應(yīng)體系的動力學(xué)是什么樣的，利用圖來安排最佳的反應(yīng)單元都是最好的方法。6.3 循環(huán)反應(yīng)器循環(huán)反應(yīng)器的圖形表示：1、所有的情形下：4、 僅僅在的恒容體系下，有：5、 循環(huán)極端地接近于平推流和全混流討論：視小循環(huán)比大循環(huán)的陰影面積小。比較：圖6.16一級反應(yīng)的N=3的平推流與R=2的循環(huán)起始大致相同。6.4 自動催化反應(yīng)器一開始要加入一點R才能進行反應(yīng)，無R不反應(yīng)，R太多也不反應(yīng)。無循環(huán)

20、時的平推流和全混流的自動催化反應(yīng)比較。得到結(jié)論：1、 在低轉(zhuǎn)化率時，全混流反應(yīng)器比平推流反應(yīng)器更為優(yōu)越；2、 在高轉(zhuǎn)化率下平推流更好。 最佳循環(huán)操作只有自催化反應(yīng)需要選擇最優(yōu)的循環(huán)比。最優(yōu)循環(huán)比是由積分得到的第七章 平行反應(yīng)的設(shè)計7.1 產(chǎn)率的定性討論討論：1、 當(dāng)a1>a2時，反應(yīng)物的CA0越多，對生成R越有利，用間歇和平推流反應(yīng)器更適合。2、 當(dāng)a1<a2時，反應(yīng)物的CA0越少，對生成R越有利，用全混流反應(yīng)器更適合。全混流反應(yīng)器總在低濃度下操作。3、 當(dāng)a1=a2時，即兩個反應(yīng)的級數(shù)都是一樣的。，與濃度無關(guān)。只能靠調(diào)節(jié)溫度，來令k1>k2，或者使用催化劑，令rR增加。（注

21、意：如果兩個反應(yīng)的級數(shù)和活化能都相等時，只能用催化劑）4、 平行反應(yīng)生成R還是S，主要不是受化學(xué)計量數(shù)的影響，而是k1和k2的影響。擴展：1、當(dāng)E1>E2時，應(yīng)盡可能不連續(xù)操作（間歇操作）條件下濃度高低不同的反應(yīng)物的情形。連續(xù)操作條件下濃度高低不同的反應(yīng)物的情形。7.2 產(chǎn)率和反應(yīng)器大小的定量處理7.2.1 收率對于連續(xù)的全混流串聯(lián)反應(yīng)器：定義為基于N的M的收率。7.2.2 選擇性第八章 復(fù)雜反應(yīng)的合集8.1 一級不可逆連串反應(yīng)8.1.1 產(chǎn)率分配的定性討論中間產(chǎn)物R有一個最大值。該操作方式有利于R的生成，應(yīng)該盡量減少過程的返混程度。兩條原則：對于不可逆連串反應(yīng)，不同組成的流體的返混是中

22、間物形成的關(guān)鍵因素，當(dāng)沒有返混時，不同組成的流體或不同的轉(zhuǎn)化率下會得到任何或所有的中間物可能的最大值.8.1.2 平推流、間歇反應(yīng)器的定量處理8.1.3 全混流反應(yīng)器的定量處理注意：無論是平推流、間歇還是全混流， 8.2 1級反應(yīng)之后跟隨0級反應(yīng)8.3 0級反應(yīng)之后跟隨1級反應(yīng)8.4 連續(xù)的不同級數(shù)的不可逆反應(yīng)（明確的解難以獲得）數(shù)值方法提供處理此類反應(yīng)的最佳工具。對于平行反應(yīng),反應(yīng)物濃度的增加有利于高級數(shù)的反應(yīng);低的反應(yīng)物濃度有利于低級數(shù)的反應(yīng)。8.5 可逆反應(yīng)8.6 不可逆的平行連串反應(yīng)8.6.1 定性討論產(chǎn)率分配對于二級平行連串不可逆反應(yīng)，有：R是目的產(chǎn)物，S是副產(chǎn)物。A和B有三種混合方

23、式：1、 將A緩慢地加入B中：反應(yīng)就像：2、 將B緩慢地加入A中：反應(yīng)就像：3、 A和B迅速混合在一起，再慢慢反應(yīng)反應(yīng)就像：結(jié)論：平行連串反應(yīng)既有連串特征又有平行特征，優(yōu)化的方式與單獨的連串和平行反應(yīng)相對應(yīng)。8.6.2 定量處理平推流、間歇反應(yīng)器中的不可逆平行連串反應(yīng)在間歇反應(yīng)器或平推流中：前提8.6.3 定量處理全混流反應(yīng)器中的不可逆平行連串反應(yīng)第九章 溫度和壓力的影響簡單回顧：9.1 單一反應(yīng)熱力學(xué)給出了兩條信息：1、反應(yīng)是放熱還是吸熱；2、最高最優(yōu)的轉(zhuǎn)化率。熱力學(xué)中可以從一個溫度下的反應(yīng)熱來計算另一個溫度下的反應(yīng)熱。9.1.1 從熱力學(xué)得到的平衡常數(shù) f 是組分在平衡條件下的逸度。 f

24、0 是組分在指定溫度T下的標(biāo)準(zhǔn)逸度.對于氣體：一般取25，即f 0=1atm。對于固體：f的變化可以忽略，f= f 0G0的規(guī)定也是如此。幾種平衡常數(shù)之間的關(guān)系：注意：1、 熱力學(xué)平衡常數(shù)不受反應(yīng)體系中的壓力、惰性物的存在與否或反應(yīng)動力學(xué)方程式的影響，而是只受溫度影響；2、 盡管熱力學(xué)平衡常數(shù)不受上述因素影響，但是平衡條件時的物料的平衡組成會受到以上因素影響；3、4、 T溫度增加，對于吸熱反應(yīng)K增加；對于放熱反應(yīng)K減少。5、 增壓有利于總mole數(shù)減少的氣相反應(yīng)；6、 惰性物的減少會導(dǎo)致氣相反應(yīng)的分壓的增加。9.1.2 一般圖表的設(shè)計程序1、對于給定溫度和生產(chǎn)能力，求反應(yīng)器大小的步驟：（1）畫

25、出XA和T圖。這是操作的操作線。（2）沿著這條曲線找出不同XA下的rA。（3）做出1/(-rA) vs. XA曲線（4）找到這條曲線下的面積。這就是V / FA0。9.1.3 最優(yōu)溫度（達到最小的空時或V所需的溫度）減小反應(yīng)器大小的操作路徑。（利用適宜的溫度T）討論：1、 這種最優(yōu)溫度可能是定值也可能會變化；2、 對于不可逆反應(yīng)，最高的rA出現(xiàn)在最高允許溫度；3、 對于吸熱反應(yīng)，；4、 對于放熱反應(yīng)，9.1.4 熱效應(yīng)如果反應(yīng)是放熱的，而釋放的熱量又無法及時地散發(fā)出體系去的話，反應(yīng)體系的溫度將上升。如果反應(yīng)是吸熱的，而吸收的熱量又無法及時地補充到體系里的話，反應(yīng)體系的溫度將下降。9.1.5 絕

26、熱操作僅有反應(yīng)中釋放或吸收的熱量來對反應(yīng)進行加熱或冷卻。討論：根據(jù)一定的生產(chǎn)任務(wù)進行反應(yīng)器體積的選擇的原則：對于平推流，用1/-rA與XA圖進行積分，對于全混流，簡單地利用反應(yīng)器條件中的速率。仔細(xì)地看一下書P2241、 如果反應(yīng)速率隨XA的增加而減少，則用平推流反應(yīng)器更合適；2、 對于放熱反應(yīng)，T一直很高，RA先增后降，這是自動催化反應(yīng)的特點，因此選用循環(huán)反應(yīng)器；3、 由（操作線的斜率）來決定用平推流還是全混流。結(jié)論：對于小的（比如純氣相的情形），全混流反應(yīng)器更好；對于大的（比如有較多惰性物的氣相和液相情形），用平推流更好。9.1.6 非絕熱操作（非等溫）一級不可逆反應(yīng)在全混流中的操作由反應(yīng)產(chǎn)

27、生的熱：用來加熱進入物料和冷卻流體的熱量：所以，放熱不可逆反應(yīng)的最優(yōu)操作點：注意：不可逆放熱反應(yīng)：平推流中，軸向的反應(yīng)溫度T隨轉(zhuǎn)化率的增大而增大。擴展：平推流中的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)器中軸向反應(yīng)溫度T隨轉(zhuǎn)化率的增加而減小。 平推流中的可逆放熱反應(yīng)，存在最佳溫度。9.2 復(fù)雜反應(yīng)高溫更傾向于活化能高的反應(yīng)，低溫更傾向于活化能低的反應(yīng)。第十一章 非理想流動的基礎(chǔ)*概念*微觀流體和宏觀流體：微觀流體是以分子水平互相混合，宏觀流體是以較大的分子團為單位。一般情況：固體：宏觀流體，氣液：根據(jù)情況來看是微觀還宏觀。1、 平均停留時間分布RTD是反應(yīng)時間， 是混合時間，是停留時間。大多數(shù)情況下，但更為廣義。2、

28、流體流動的聚集狀態(tài)3、 單相體系和兩相體系4、 早混和遲混：（對1級反應(yīng)無影響，僅對微觀流體的非1級反應(yīng)有影響。）對于兩種流體流入體系的情況，早混和遲混對它們的影響很大。微觀流體進行n級反應(yīng)（只要n不等于1），早混和遲混的情況是不一樣的。非理想反應(yīng)器的設(shè)計的思路：反應(yīng)器模型計算方法宏觀流體E函數(shù)+間歇反應(yīng)器設(shè)計方程多釜串聯(lián)求出模型參數(shù)，按第三章介紹的方法逐釜計算軸向擴散求出模型參數(shù)，解微分方程11.1 E，流體的年齡分布，RTD11.1.1 E：停留時間為t的粒子在t=0時刻進入的全部粒子中所占的分率。E(t)dt的物理意義：1、 流體粒子停留時間介于t到t+dt之間的概率；2、 在t到t+d

29、t之間離開系統(tǒng)的粒子所占的分率；3、 在t到t+dt時間間隔內(nèi)停留時間為t的粒子所占的分率；4、 在t到t+dt時間間隔內(nèi)壽命為t的粒子所占的分率。：平均停留時間在t,t + dt之間的微元百分?jǐn)?shù)。11.1.2、F: 停留時間<t 的粒子在t=0時刻進入的全部粒子中所占的分率。流體粒子停留時間小于t的概率。11.1.3、尋找E的實驗方法（1）脈沖方法化簡得到（2）階躍實驗 極短的時間內(nèi)改變示蹤劑的濃度，濃度有個階躍的變化。（3）卷積法進口濃度的Cin信號會在出口被修改為Cout信號。問題是通過知道Cin和E函數(shù)，來找到Cout。F和E曲線的關(guān)系：，。平推流反應(yīng)器的E函數(shù)，寬度為0但總面積

30、為1。11.2 非理想反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率評估非理想反應(yīng)器行為總的來說我們必須知道四個因素：1反應(yīng)的動力學(xué)2 RTD3早或遲的流體混合詳細(xì)討論在16章4是否微觀或宏觀流體流體微觀流體進行n級反應(yīng)，早混和遲混的情況是不一樣的。 遲混適合反應(yīng)級數(shù)n>1的反應(yīng) 早混適合反應(yīng)級數(shù)n<1的反應(yīng) 對于宏觀流體，出口組成將受到反應(yīng)動力學(xué)和RTD的影響。第12章 隔離區(qū)模型我們必須要知道M和V以及v，隔離區(qū)模型可以用來診斷反應(yīng)器的問題第13章 分散模型13.1 軸向擴散模型定義：擴散系數(shù)D m2.s-1和無因此數(shù)群D/(uL)來描述軸向擴散模型。用兩個變量來描述擴散，平均時間和方差。方差：擴散很小時，D

31、/uL<0.01，接近于平推流，無需邊界條件復(fù)雜的方程就有解：擴散較大時，D/uL>0.01比較偏離于平推流，需要以下的邊界條件求解：13.1.1 邊界條件（4種）1、開式（在邊界內(nèi)外無區(qū)別，均有D/uL>0.01）2、閉式（在邊界內(nèi)外有區(qū)別，邊界內(nèi)D/uL>0.01，邊界外D/ uL <0.01）沒有E和F的解析解，但有：3、開閉/閉開式4、對比擴散很小和擴散很大時5、 討論對于D/Ul小的情況，所有邊界條件均適用。13.2 軸向擴散的相關(guān)性（不做要求）13.3 化學(xué)反應(yīng)和擴散第14章 多釜串聯(lián)模型本章是要令一個非理想流動反應(yīng)器的RTD與N個假設(shè)的全混流反應(yīng)器串聯(lián)起來的效果一樣。14.1 脈沖響應(yīng)實驗與RTD一個全混流時，兩個全混流串聯(lián)時，N個全混流串聯(lián)時：14.1.1 擴散和多級串聯(lián)釜的比較14.1.2 討論和延伸1、獨立性：流體的同一微元從第一個槽流入第二個槽時，它流動的快慢之間是沒有關(guān)聯(lián)的，是個概率，但層流流動的RTD規(guī)律不是概率。2、平均停留時間和方差具有加和性