化學(xué)反應(yīng)工程

1、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)是一門研究涉及化學(xué)反應(yīng)的工程問題的學(xué)科。其主要任務(wù)是：對(duì)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，如何將其在工業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)。2、化工生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品可概括為：原料的預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)過程、產(chǎn)物的后處理。而化學(xué)反應(yīng)過程是整個(gè)化工生產(chǎn)的核心。3、三傳一反是指：動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。它是反應(yīng)工程學(xué)的核心。4、化學(xué)反應(yīng)工程的基本研究方法：數(shù)學(xué)模型法。5、化學(xué)反應(yīng)式的計(jì)量系數(shù)恒大于0，化學(xué)反應(yīng)式與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式的計(jì)量系數(shù)的關(guān)系：若是產(chǎn)物，二者相等；若是反應(yīng)物，二者數(shù)值相等，符號(hào)相反?；瘜W(xué)反應(yīng)計(jì)量式不含除1以外的任何公因子。6ξξ=(n-n)/α.α0，對(duì)產(chǎn)物大于I I0 I I0.ξ恒為正值，具有廣度性質(zhì)，因次為mol.7、關(guān)鍵組分A選取原則：A必須是反應(yīng)物，可以完全反應(yīng)掉（轉(zhuǎn)化率可達(dá)100點(diǎn)關(guān)注的、經(jīng)濟(jì)價(jià)值相對(duì)高的組分。8、轉(zhuǎn)化率定義：轉(zhuǎn)化了的A組分量與A組分的起始量的比值。9:r=-r=kcmcn.適用范圍：體系中只進(jìn)行一個(gè)不可逆反應(yīng)且。A cA B10、 建立動(dòng)力學(xué)方程的方法：積分法、微分法。11、 簡單混合：發(fā)生在停留時(shí)間相同的物料之間的均勻化過程。12、 返混:發(fā)生在停留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過程。13、 按返混情況不同反應(yīng)器可分為：間歇反應(yīng)器BR,平推流反應(yīng)器PFR，全混流反應(yīng)CSTR.14、 反應(yīng)持續(xù)時(shí)間tr

用于間歇反應(yīng)器。15、 停留時(shí)間t和平均停留時(shí)間t-用于平推流及全混流反應(yīng)器。16、 空間時(shí)η=V/V.

為特征體積流率，是在反應(yīng)器入口溫度及入口壓力下的體積流率。

R 0 017、 空間速度S

=1/η.標(biāo)準(zhǔn)空速S=V/VV為進(jìn)口流體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流率。V V NO R. NO18、 間歇反應(yīng)器特性反應(yīng)器內(nèi)有效空間中各位置的物料溫度濃度都相同②所有物為間歇操作，有輔助生產(chǎn)時(shí)間。19態(tài)只隨軸向位置改變，不隨時(shí)間改變。20、 膨脹因

等于反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的代數(shù)和除以A組分計(jì)量系數(shù)的相反數(shù)。它是由反A應(yīng)式?jīng)Q定的，一旦反應(yīng)式確定，膨脹因子就是一個(gè)定值，與其他因素一概無關(guān)。21、 膨脹

等于物系中AεΑ Α=yδA0 A2、 全混流反應(yīng)器特性①物料在反應(yīng)器內(nèi)充分返混②反應(yīng)器內(nèi)各處物料參數(shù)均一③反應(yīng)器的出口組成與器內(nèi)物料組成相同④反應(yīng)過程中連續(xù)進(jìn)料與出料，是一定常態(tài)過程。23、 轉(zhuǎn)化率相同平推流反應(yīng)器所需體積最小全混流反應(yīng)器所需體積最大反應(yīng)體相同，平推流反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率最大，全混流反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率最小。24、 轉(zhuǎn)化率越大，返混影響越大，平推流與全混流的體積差越顯著。25、 轉(zhuǎn)化率一定，反應(yīng)級(jí)數(shù)越大，全混流與平推流反應(yīng)器所需體積比越大。26、 反應(yīng)引起密度降低，全混流與平推流的體積比增大，全混流反應(yīng)器效率下降。27、 級(jí)數(shù)越高要求的轉(zhuǎn)化率越高應(yīng)采用平推流反應(yīng)器；若反應(yīng)器只能用釜式結(jié)構(gòu)則可采用釜串聯(lián)。28、 平推流反應(yīng)器并聯(lián)各支路的空間時(shí)間相同時(shí)最終轉(zhuǎn)化率最高或達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)體積最小。29、 多個(gè)全混流反應(yīng)器并聯(lián)操作時(shí)，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率使反應(yīng)器體積最小。30、 多個(gè)平推流反應(yīng)器串聯(lián)操作，其總體積VR轉(zhuǎn)化率相同。

與一個(gè)具有體積為VR

的單個(gè)平推流反應(yīng)器所獲得的31、 對(duì)于N釜串聯(lián)操作的系統(tǒng)，總空間時(shí)間小于單個(gè)全混釜達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率操作時(shí)的空間時(shí)間。32、 循環(huán)β：循環(huán)物料體積流量與離開反應(yīng)系統(tǒng)體積流量物料的之比β=0為平推流反應(yīng)器計(jì)方程；β→∞為全混流反應(yīng)器設(shè)計(jì)方程0＜β＜∞，屬于非理想流動(dòng)反應(yīng)器。33、 自催化反應(yīng)：隨著反應(yīng)物濃度的減少，反應(yīng)速率先增大后減小。轉(zhuǎn)化率低時(shí)，全混流反應(yīng)器于平推流反應(yīng)器；轉(zhuǎn)化率足夠高時(shí)，宜采用平推流反應(yīng)器。34、 最佳循環(huán)比：通過調(diào)節(jié)循環(huán)比改變反應(yīng)器流動(dòng)性能，當(dāng)反應(yīng)器體積最小時(shí)。35吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率增大，采用耐高溫反應(yīng)器；對(duì)放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率先增大后減小，采用全混流反應(yīng)器串聯(lián)。36、 平行反應(yīng)升高溫度對(duì)活化能大的反應(yīng)有利升高濃度對(duì)反應(yīng)級(jí)數(shù)大的反應(yīng)有利高濃度采平推流反應(yīng)器，低濃度采用全混流反應(yīng)器。37、 連串反應(yīng)顯著特征的濃度隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律降低的濃度隨反應(yīng)時(shí)間增加而連續(xù)上升中間產(chǎn)物P的濃度隨時(shí)間上升到一個(gè)最大值后在下降。38、 k2/k1相同時(shí)，平推流反應(yīng)器的平均選擇性永遠(yuǎn)大于全混流；當(dāng)平均停留時(shí)間小于最優(yōu)反應(yīng)間時(shí)，副反應(yīng)生成的S量小k2/k1﹤﹤1時(shí)，選擇在較高轉(zhuǎn)化率下操作時(shí)，在低轉(zhuǎn)化率下操作。非理想流動(dòng)反應(yīng)器39、 返混原來在不同位置的物料在不同時(shí)間進(jìn)入反應(yīng)器由于反應(yīng)時(shí)間不同物料的濃度是不的，兩者混合后的混合物的濃度與原物料的濃度不同，這種混合過程為返混。40、 停留時(shí)間分布的定量描述兩個(gè)函數(shù)概（停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)和概停留時(shí)間分)密度函數(shù)E(t)；兩個(gè)特征值：數(shù)學(xué)期望（平均停留時(shí)間和方差（散度2t41、 F(t)=N/N E(t)=dF(t)/dt ∫∞E(t)dt=1 tdF(t)t ∞ 0 042、 示蹤劑應(yīng)滿足的要求：①與原物料互溶，但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)②對(duì)主流體的流動(dòng)形態(tài)沒有影響③能用簡便而精確的方法加以確定④盡量選用無毒、不燃、無腐蝕且價(jià)格較低的物質(zhì)。43、 在入口物料中輸入示蹤劑稱為激勵(lì)；在出口處獲得的示蹤劑隨時(shí)間變化的輸出訊號(hào)稱為響應(yīng)。44、 常用的示蹤訊號(hào)輸入方階躍輸入法，脈沖輸入法。45、 用對(duì)比時(shí)間作變量的停留時(shí)間分布)=F(t) )=η E(t) θ-=t-/ηζ2=ζ2/η2θ t46、 完全不返混時(shí)2θ

=0；充分返混時(shí)，ζ2θ

=1；部分返混時(shí)，0＜ζ2θ

＜1.47、非理想流動(dòng)模型1、凝集流模型2、多級(jí)混合槽模型3、軸向擴(kuò)散模型48通過反應(yīng)器，彼此無物質(zhì)交換③每個(gè)流體元可視為一個(gè)小間歇反應(yīng)器，各流體元停留時(shí)間不同，與各小間歇反應(yīng)器在不同反應(yīng)時(shí)間下操作類似④出口流的參數(shù)僵尸各流體元中參數(shù)的均值。49、多級(jí)混合槽模型基本假設(shè)：①它有NVi的CSTR串聯(lián)組成②從一個(gè)CSTRR到下一個(gè)CSTR之間的管道內(nèi)物料不發(fā)生反應(yīng)。50、 當(dāng)N=1時(shí)，多級(jí)混合槽模型的停留時(shí)間分布函數(shù)與CSTR相同；當(dāng)N→∞時(shí)，與PFR相同，1＜N＜∞時(shí)，屬于非理想流動(dòng)反應(yīng)器。51、 軸向擴(kuò)散模型基本假設(shè)：①流體沿軸向有參數(shù)變化，徑向參數(shù)均一②流體流動(dòng)主流為平推但疊加一逆向渦流擴(kuò)散③逆向渦流擴(kuò)散遵循費(fèi)克定律且在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)軸向擴(kuò)散系數(shù)為一常數(shù)。52、 Pe=ul/E,Pe→∞或E=0為理想置換型或?yàn)槔硐牖旌闲吞幱谒鼈冎疄榉抢硐肓鲃?dòng)型。53、 催化劑：參與反應(yīng)但其質(zhì)和量在反應(yīng)前后維持不變的物質(zhì)。54、 均相催化反應(yīng)過程：催化劑與原物料形成的混合物是同一相的反應(yīng)過程。55、 非均相催化反應(yīng)過程：催化劑與原物料并非同一相的反應(yīng)過程。56、 氣固相催化反應(yīng)過程：原料為氣相，催化劑是固相的反應(yīng)過程。57對(duì)可逆反應(yīng)，催化劑不會(huì)改變反應(yīng)物質(zhì)最終所能達(dá)到的平衡狀態(tài)③對(duì)任一可逆反應(yīng)，催化劑既會(huì)58、 多相催化反應(yīng)過程七步驟：①反應(yīng)組分從流體主體向固體催化劑外表面?zhèn)鬟f②反應(yīng)組分從表面向催化劑內(nèi)表面?zhèn)鬟f③反應(yīng)組分在催化劑表面的活性中心上吸附④在催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)⑤反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面上解吸⑥反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)表面向外表面?zhèn)鬟f⑦反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑的外表面向流體主體傳遞59、 第一和第七是氣相主體通過氣膜，與顆粒外表面進(jìn)行物質(zhì)傳遞，稱為外擴(kuò)散過程。60、 第二和第六是顆粒內(nèi)的傳質(zhì)，稱為內(nèi)擴(kuò)散過程。61、 第三四五是在顆粒表面上進(jìn)行化學(xué)吸附化學(xué)反應(yīng)化學(xué)解吸的過程統(tǒng)稱為化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程。62、 控制步驟是比其他各步速率慢得多的決定整個(gè)反應(yīng)速率的步驟。63性、高選擇性、高強(qiáng)度和長壽命等特點(diǎn)。6、②使催化劑獲得一定的機(jī)械強(qiáng)度高催化劑的熱穩(wěn)定性④提供活性中心⑤與活性組分作用形成新的化合物⑥節(jié)省活性組分用量。65、氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)是研究沒有擴(kuò)散過程存在的學(xué)。66、化學(xué)吸附較著名模型：蘭格繆爾吸附模型，焦姆金吸附模型，弗魯?shù)吕锵Ｎ侥Ｐ汀?7、 蘭格繆爾模型假設(shè)催化劑表面上活性中心分布是均勻的即催化劑表面各處的吸附能力是均一的②吸附活化能和脫附活化能與表面吸附的程