化學(xué)反應(yīng)工程英文版期末總結(jié)【超精簡(jiǎn)實(shí)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(dòng)力學(xué)*概念：?jiǎn)我环磻?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(duì)于一個(gè)單相反應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(chǎng)強(qiáng)度、光強(qiáng)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(jì)量數(shù)有關(guān)非基元反應(yīng)：反應(yīng)速率方程與化學(xué)計(jì)量數(shù)無(wú)關(guān)，是一系列基元反應(yīng)的組合。2.1.3 反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)分子數(shù) 略2.1.4 速率常數(shù)K對(duì)于這樣的n級(jí)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(duì)于不可逆反應(yīng)，溫度對(duì)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(duì)于吸熱反應(yīng)，所以對(duì)于可逆吸熱反應(yīng)，提高T總是有利的；對(duì)于放熱反應(yīng)，所以對(duì)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(gè)開口向下的拋物線），注意：放熱反應(yīng)對(duì)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(duì)于所有反應(yīng)（可逆和不可逆的吸熱、放熱），均有：T一定時(shí)，；對(duì)于正逆反應(yīng)，均有：；對(duì)于不可逆反應(yīng)和可逆吸熱反應(yīng)，；對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，存在最優(yōu)溫度（略）。5、 活化能越大，T對(duì)反應(yīng)速率的影響

3、越大；低溫時(shí)，T的變化對(duì)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(duì)溫度非常敏感；3、低溫下的反應(yīng)對(duì)溫度非常敏感；4、K0一定時(shí)，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(huì)影響溫度敏感性，即指數(shù)項(xiàng)比指前項(xiàng)對(duì)溫度更敏感。2.3 尋找一個(gè)機(jī)理步驟：1、化學(xué)計(jì)量學(xué)，2、動(dòng)力學(xué)，3、機(jī)理討論：1、由化學(xué)計(jì)量數(shù)可以知道一個(gè)反應(yīng)是不是基元的簡(jiǎn)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(gè)反應(yīng)分子數(shù)，而逆反應(yīng)卻超過3個(gè)分子數(shù)時(shí)，該反應(yīng)不是基元反應(yīng)；4、當(dāng)濃度較低時(shí)，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(duì)溫度敏感的那一步。連串反應(yīng)的反應(yīng)速取決于對(duì)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(shí)驗(yàn)測(cè)得的lnk-1/T圖不是直線，則該反應(yīng)不是基元反應(yīng)；7、對(duì)于活化能隨溫度改變的情況，可見書P31頁(yè)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(jì)量式，或有多種計(jì)量方程可以表示這個(gè)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(shí)驗(yàn)和理論的C-t圖是否一致）1、單分子的一級(jí)不可逆反應(yīng)2、兩分子的二級(jí)不可逆反應(yīng)（有兩種C-t圖）（1）、令，有：當(dāng)（2）、當(dāng)時(shí)，即可以將二級(jí)反應(yīng)寫為：3、0級(jí)反應(yīng)（反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)）轉(zhuǎn)化率與時(shí)間成正比：討論：僅在確定的、高濃度的范圍內(nèi)會(huì)有0級(jí)反應(yīng)，低濃度時(shí)0級(jí)反應(yīng)一般不是基元反應(yīng)。這是因?yàn)樵诘蜐舛葧r(shí)，反應(yīng)速率更加取決于反應(yīng)物濃度，這讓反應(yīng)級(jí)數(shù)大于0。4、n級(jí)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(jì)量系數(shù)之比加入反應(yīng)的，則它們會(huì)一直保持著計(jì)量系數(shù)之比的關(guān)系反應(yīng)下去。對(duì)于n級(jí)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(jí)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(kuò)展對(duì)于n級(jí)反應(yīng)的F衰期。令，有：不同級(jí)數(shù)下的關(guān)系曲線。注意：n=1時(shí)，半衰期與CA,0無(wú)關(guān)。7、基元一級(jí)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?jí)平行不可逆反應(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(huì)進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)關(guān)系注意：如圖的情況是對(duì)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(dòng)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(dòng)催化反應(yīng)的曲線檢驗(yàn)一個(gè)反應(yīng)是否為自動(dòng)催化反應(yīng)，就畫C-t圖來看該直線是否通過了O點(diǎn)。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(shí)，類似于一級(jí)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(shí)，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(wú)論K1值有多大，只要反應(yīng)時(shí)間足夠充分，R一定

8、會(huì)轉(zhuǎn)化為S。（3）、一級(jí)連串反應(yīng)的Ct圖（4）、對(duì)于一級(jí)連串反應(yīng)：一級(jí)連串反應(yīng)C-t圖，只有當(dāng)最后兩種化合物取最大值時(shí)同時(shí)形成拐點(diǎn)。11、一級(jí)可逆反應(yīng)令，在平衡時(shí)，所以有：12、對(duì)于一個(gè)反應(yīng)由XAe表示轉(zhuǎn)化率，這可看成一個(gè)擬一級(jí)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(shí)的可逆反應(yīng)的特例。（2）二級(jí)可逆反應(yīng)：除了一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)以外，速率方程的積分變得繁瑣。最好的尋找一個(gè)適當(dāng)?shù)乃俾史匠谭椒ㄊ俏⒎址ā＃?）、變級(jí)數(shù)的反應(yīng)在較高的下，這個(gè)反應(yīng)是速率常數(shù)為的0級(jí)反應(yīng)；在較低的下，這個(gè)反應(yīng)是速率常數(shù)為的1級(jí)反應(yīng)。可由同樣的處理得到。3.1.2 數(shù)據(jù)分析的積分方法（比較難

9、操作，請(qǐng)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(gè)速率表達(dá)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(shí)等式不成立。對(duì)于等溫變?nèi)萸樾?，滿足線性關(guān)系時(shí)，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(shí)的一樣，方法意義上很簡(jiǎn)單但實(shí)際操作起來很困難，作圖時(shí)，然后取對(duì)數(shù)作圖。3.2.2分析的積分方法：一級(jí)一級(jí)的嘗試 只有極少數(shù)的簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)可以由積分法得到V-T圖，即如下三個(gè)：1、0

10、級(jí)反應(yīng)當(dāng)恒壓變?nèi)莸木?級(jí)反應(yīng)的2、一級(jí)反應(yīng)注意：恒壓變?nèi)莸木?級(jí)反應(yīng)的3、 二級(jí)反應(yīng)恒壓變?nèi)菥喽?jí)反應(yīng)的圖注意：除了0、1、2級(jí)的反應(yīng)，其他級(jí)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(duì)于一個(gè)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(shí)E的表達(dá)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(gè)可靠的工具第四章 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的介紹物料平衡：?jiǎn)挝惑w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(gè)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(gè)特殊情況：特殊情況1、恒定密度的間歇反應(yīng)器和流動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)此時(shí)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(huì)改變。我們令體積和轉(zhuǎn)化率成線性關(guān)系，有：當(dāng)時(shí)，將A的變化與B、R聯(lián)系起來：對(duì)于反應(yīng)物，有；對(duì)于產(chǎn)物和惰性物，有注意：如果時(shí)，就不好計(jì)算了。特殊情況3、普遍情形下的間歇反應(yīng)器和流動(dòng)體系（變、變T，變總壓）對(duì)于反應(yīng)假定，選擇一個(gè)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(duì)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(duì)于恒壓和恒的液相反應(yīng)和氣相反應(yīng)，有簡(jiǎn)化：第五章 簡(jiǎn)單反應(yīng)的理想反應(yīng)器5.1 理想的間歇反應(yīng)器對(duì)于氣相有可能不恒容，但對(duì)于液相一定恒容。5.1.1 反應(yīng)時(shí)間t流體密度恒定時(shí)，流體密度不恒定時(shí)，圖表形式：（1） 對(duì)于間歇反應(yīng)器的通用：（2） 僅僅在恒密度體系時(shí)有：5.1.2 空時(shí)單位：s5.1.3空速單位：s-1注意：空速越大越好，空時(shí)越短越好。5.2 穩(wěn)態(tài)的全混流反應(yīng)器（-rA是一個(gè)常數(shù)，不隨時(shí)間變化）5.2.1空時(shí)和空速 圖表形式：（1） 對(duì)于全混流反應(yīng)器通用：（2） 僅僅在恒密度體系時(shí)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(jí)反應(yīng)2、可變密度3、密度為常數(shù)的二級(jí)反應(yīng) -rA=kCA24、時(shí)的停留時(shí)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(dòng)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(shí)注意：圖表形式：（1）、對(duì)于平推流反應(yīng)器通用：（2）、僅僅在密度恒定時(shí)：5.3.2 各級(jí)反應(yīng)（1） 、0級(jí)均相反應(yīng)，當(dāng)時(shí)。（2）、1級(jí)不可逆反應(yīng)，當(dāng)時(shí)。（3）、1級(jí)可逆反應(yīng)，當(dāng)時(shí)。（4）、2級(jí)不可逆反應(yīng)或者，當(dāng)時(shí)。5.3.3平推流與間歇反應(yīng)器進(jìn)行比較1、 對(duì)于恒定密度的體系，它們二者

14、的速率方程是等價(jià)的，平推流的相當(dāng)于間歇反應(yīng)器的t；2、 對(duì)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(shí)，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(shí)和停留時(shí)間5.4 理想反應(yīng)器之間的相同點(diǎn)及區(qū)別1、返混 略2、不同停留時(shí)間的混合3、間歇&平推流無(wú)返混，為04、全混流返混達(dá)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(shí)和停留時(shí)間第六章 簡(jiǎn)單反應(yīng)的設(shè)計(jì)6.1 簡(jiǎn)單反應(yīng)器的大小比較從圖形得到的結(jié)論：1、 對(duì)于任何相同的生

15、產(chǎn)任務(wù)，和任何正反應(yīng)級(jí)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(jí)數(shù)的增加而增加；2、 當(dāng)轉(zhuǎn)化率很小時(shí)，反應(yīng)表現(xiàn)僅僅由流動(dòng)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?？臁Ｔ谶@種轉(zhuǎn)化率范圍下，一個(gè)合適的流動(dòng)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(jì)。然而這一點(diǎn)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(jí)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(jí)反應(yīng)即為X坐標(biāo)；7、 因?yàn)轶w積越小，反應(yīng)速率越大，時(shí)，虛線位于實(shí)線的上方。

16、由上圖可以看出，n>0的n級(jí)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(gè)平推流反應(yīng)器的串聯(lián)，其效果與一個(gè)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(gè)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(gè)較低的值。2、視一個(gè)系統(tǒng)有N個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)連接。可忽略密度的變化。有以下幾種：（1）一級(jí)反應(yīng)N個(gè)相同體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)與一個(gè)平推流一級(jí)反應(yīng)的比較注意：（2）

17、二級(jí)反應(yīng)CA0=CB0對(duì)于基元的二級(jí)反應(yīng)，比較N個(gè)大小相同的全混流反應(yīng)器串聯(lián)和視為恒容的一個(gè)平推流反應(yīng)器。直觀地用反應(yīng)器體積之比或空時(shí)之比得到下圖：例：6-2擴(kuò)展：對(duì)于正常動(dòng)力學(xué)的反應(yīng)：1、 當(dāng)反應(yīng)時(shí)間一定時(shí)，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(shí)，多個(gè)全混流串聯(lián)的所需反應(yīng)體積小于單釜；3、 各釜空時(shí)相同時(shí)，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(shí)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(diǎn)有3個(gè)，其中2個(gè)是不穩(wěn)定的，一個(gè)是穩(wěn)定的。6.2.2連串的不同大小的全混流反應(yīng)器（無(wú)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(huì)問:1、對(duì)于一個(gè)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(duì)于制定的轉(zhuǎn)化率要求，怎樣進(jìn)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(duì)于給定的轉(zhuǎn)化率，來選擇一個(gè)最優(yōu)的方案。這個(gè)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(duì)于一個(gè)r-C曲線單調(diào)上升的n級(jí)反應(yīng)（n>0），反應(yīng)器連串。討論：1、 當(dāng)n>1時(shí)，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(shí)，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(shí)際的曲線的形式和轉(zhuǎn)化率級(jí)別來安排反應(yīng)器的大小和排序，并沒有簡(jiǎn)單的規(guī)則可以指導(dǎo)我們；3、 不管反應(yīng)體系的動(dòng)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(jí)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(dòng)催化反應(yīng)器一開始要加入一點(diǎn)R才能進(jìn)行反應(yīng)，無(wú)R不反應(yīng)，R太多也不反應(yīng)。無(wú)循環(huán)

20、時(shí)的平推流和全混流的自動(dòng)催化反應(yīng)比較。得到結(jié)論：1、 在低轉(zhuǎn)化率時(shí)，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(jì)7.1 產(chǎn)率的定性討論討論：1、 當(dāng)a1>a2時(shí)，反應(yīng)物的CA0越多，對(duì)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(shí)，反應(yīng)物的CA0越少，對(duì)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(shí)，即兩個(gè)反應(yīng)的級(jí)數(shù)都是一樣的。，與濃度無(wú)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(gè)反應(yīng)的級(jí)數(shù)和活化能都相等時(shí)，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(jì)量數(shù)的影響，而是k1和k2的影響。擴(kuò)展：1、當(dāng)E1>E2時(shí)，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(duì)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(jí)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(gè)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(duì)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(shí)，不同組成的流體或不同的轉(zhuǎn)化率下會(huì)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(wú)論是平推流、間歇還是全混流， 8.2 1級(jí)反應(yīng)之后跟隨0級(jí)反應(yīng)8.3 0級(jí)反應(yīng)之后跟隨1級(jí)反應(yīng)8.4 連續(xù)的不同級(jí)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(duì)于平行反應(yīng),反應(yīng)物濃度的增加有利于高級(jí)數(shù)的反應(yīng);低的反應(yīng)物濃度有利于低級(jí)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(duì)于二級(jí)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(dú)的連串和平行反應(yīng)相對(duì)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(jiǎn)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(gè)溫度下的反應(yīng)熱來計(jì)算另一個(gè)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(duì)于氣體：一般取25，即f 0=1atm。對(duì)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(dòng)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(shí)的物料的平衡組成會(huì)受到以上因素影響；3、4、 T溫度增加，對(duì)于吸熱反應(yīng)K增加；對(duì)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(huì)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(jì)程序1、對(duì)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(dá)到最小的空時(shí)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(huì)變化；2、 對(duì)于不可逆反應(yīng)，最高的rA出現(xiàn)在最高允許溫度；3、 對(duì)于吸熱反應(yīng)，；4、 對(duì)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(wú)法及時(shí)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(wú)法及時(shí)地補(bǔ)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(duì)反應(yīng)進(jìn)行加熱或冷卻。討論：根據(jù)一定的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行反應(yīng)器體積的選擇的原則：對(duì)于平推流，用1/-rA與XA圖進(jìn)行積分，對(duì)于全混流，簡(jiǎn)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(duì)于放熱反應(yīng)，T一直很高，RA先增后降，這是自動(dòng)催化反應(yīng)的特點(diǎn)，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(duì)于小的（比如純氣相的情形），全混流反應(yīng)器更好；對(duì)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(jí)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(jìn)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(diǎn)：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(kuò)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(dòng)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(tuán)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(shí)間分布RTD是反應(yīng)時(shí)間， 是混合時(shí)間，是停留時(shí)間。大多數(shù)情況下，但更為廣義。2、

28、流體流動(dòng)的聚集狀態(tài)3、 單相體系和兩相體系4、 早混和遲混：（對(duì)1級(jí)反應(yīng)無(wú)影響，僅對(duì)微觀流體的非1級(jí)反應(yīng)有影響。）對(duì)于兩種流體流入體系的情況，早混和遲混對(duì)它們的影響很大。微觀流體進(jìn)行n級(jí)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(jì)的思路：反應(yīng)器模型計(jì)算方法宏觀流體E函數(shù)+間歇反應(yīng)器設(shè)計(jì)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(jì)算軸向擴(kuò)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(shí)間為t的粒子在t=0時(shí)刻進(jìn)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(shí)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(shí)間間隔內(nèi)停留時(shí)間為t的粒子所占的分率；4、 在t到t+dt時(shí)間間隔內(nèi)壽命為t的粒子所占的分率。：平均停留時(shí)間在t,t + dt之間的微元百分?jǐn)?shù)。11.1.2、F: 停留時(shí)間<t 的粒子在t=0時(shí)刻進(jìn)入的全部粒子中所占的分率。流體粒子停留時(shí)間小于t的概率。11.1.3、尋找E的實(shí)驗(yàn)方法（1）脈沖方法化簡(jiǎn)得到（2）階躍實(shí)驗(yàn) 極短的時(shí)間內(nèi)改變示蹤劑的濃度，濃度有個(gè)階躍的變化。（3）卷積法進(jìn)口濃度的Cin信號(hào)會(huì)在出口被修改為Cout信號(hào)。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(píng)估非理想反應(yīng)器行為總的來說我們必須知道四個(gè)因素：1反應(yīng)的動(dòng)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(jìn)行n級(jí)反應(yīng)，早混和遲混的情況是不一樣的。 遲混適合反應(yīng)級(jí)數(shù)n>1的反應(yīng) 早混適合反應(yīng)級(jí)數(shù)n<1的反應(yīng) 對(duì)于宏觀流體，出口組成將受到反應(yīng)動(dòng)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(kuò)散模型定義：擴(kuò)散系數(shù)D m2.s-1和無(wú)因此數(shù)群D/(uL)來描述軸向擴(kuò)散模型。用兩個(gè)變量來描述擴(kuò)散，平均時(shí)間和方差。方差：擴(kuò)散很小時(shí)，D

31、/uL<0.01，接近于平推流，無(wú)需邊界條件復(fù)雜的方程就有解：擴(kuò)散較大時(shí)，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(wú)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(duì)比擴(kuò)散很小和擴(kuò)散很大時(shí)5、 討論對(duì)于D/Ul小的情況，所有邊界條件均適用。13.2 軸向擴(kuò)散的相關(guān)性（不做要求）13.3 化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散第14章 多釜串聯(lián)模型本章是要令一個(gè)非理想流動(dòng)反應(yīng)器的RTD與N個(gè)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(shí)驗(yàn)與RTD一個(gè)全混流時(shí)，兩個(gè)全混流串聯(lián)時(shí)，N個(gè)全混流串聯(lián)時(shí)：14.1.1 擴(kuò)散和多級(jí)串聯(lián)釜的比較14.1.2 討論和延伸1、獨(dú)立性：流體的同一微元從第一個(gè)槽流入第二個(gè)槽時(shí)，它流動(dòng)的快慢之間是沒有關(guān)聯(lián)的，是個(gè)概率，但層流流動(dòng)的RTD規(guī)律不是概率。2、平均停留時(shí)間和方差具有加和性