反應(yīng)工程緒論

反應(yīng)工程緒論第1頁/共80頁1化學(xué)工程與化學(xué)工程師化學(xué)工程與化學(xué)化學(xué)工程師與化學(xué)家化學(xué)工程師的具體任務(wù)與目標(biāo)

解決實際問題追求效率最大化追求資源利用最大化經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)

牛牛文庫文檔分享第2頁/共80頁Engineering&EngineersSolvepracticalproblemsScientistssolvetheproblemstheycan,butEngineerstrytosolvetheproblemstheyhaveto;Problem-orientedSolvepracticalproblemsefficientlyEngineersdoforapennywhatanyfoolcandoforapound.SolvepracticalproblemsefficientlywithlimitedresourcesWillingnesstomakeestimatesandassumptionsMustbeconstantlyawareofthedifferencebetweentheidealizedconditionsunderwhichthebasicknowledgewasobtainedandtherealconditionsoftheirdesignanditsenvironmentFearless,embracesnewchallenges

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牛牛文庫文檔分享第4頁/共80頁Engineering&EngineerQuantitativereasoningReadinesstofaceopen-endquestionAhabitofvisualizingthesolutionInventHamletwascreated;Thetelephonewasinvented;StructureofDNAwasdiscoveredWhetheryoubelieveyoucan,orwhetheryoubelieveyoucan’t,youareabsolutelyright! HenryFord

牛牛文庫文檔分享第5頁/共80頁ChemicalEngineeringIshallusethephraseofChemicalEngineeringSciencetomeantheaspectsofsciencedevelopedbychemicalengineersfortheirownpurposeinfieldnotcoveredbyotherbranchoftechnology.P.VDanckwertsEducation:

WinchesterCollege;BalliolCollege,OxfordUniversity;MassachusettsInstituteofTechnology.BA(chemistry)Oxon,1938;SM(ChemicalEngineeringPractice),MIT,1948;MACantab1948.

HeldapostinthesmallchemicalcompanyofFullersEarthUnionLtd,Redhill,1939-1940.

牛牛文庫文檔分享第6頁/共80頁TrendsinChemEandChem.IndustryDiversifiedapplicationareasRelyingonbroaderanddeeperscienceknowledgeChemicalEngineeringUnitOperationsTransportprocessesReactionEngineering……FundamentalSciencesPhysicsChemistryBiologyMathematics……ApplicationsEnergyInorganicIndustryPetrochemicalsBiochemicalsPharmaceuticalsMaterialsElectronics

牛牛文庫文檔分享第7頁/共80頁TrendsinChemEandChem.IndustryGlobalization:CompetitionJobSecurityTheabilitytofindanotherjobSpeedisthekeySustainability:energyandenvironmental

牛牛文庫文檔分享第8頁/共80頁RequirementforChemEEducationVersatilityBePracticalUsefundamentaltheoriesandknowledgetosolvepracticalproblemsMulti-scaleanalysisandSynthesisAnalysisofcomplexsystemComprehensiveusageofabroadrangeofknowledge

牛牛文庫文檔分享第9頁/共80頁ChemicalReactor:DefinitionGeneral:Anequipmentordevicethatservestoconductchemicalreactions,i.e.convertmoleculesfromoneformtoanotherNarrowed:Chemicalconversionisperformedforthepurposeofproducingoreliminatingpre-determinedmolecularcompound(s)Purpose:makingoreliminatingControl:safe,selectivity,performanceoptimization

牛牛文庫文檔分享第10頁/共80頁1.2ChemicalReactor:Scale

Multi-scaleAnalysisScale,mReferenceChem.Eng.107EarthdiameterGlobalScale103~105GoldenGateBridgeSystemScale10~102HouseEquipmentScale10-3~10-1FrogParticleScale10-6~10-4BacteriaColloidScale10-10~10-7CarbonAtomMolecularScaleJamesWei,Chem.Eng.Sci.,59(2004),1641-1651

牛牛文庫文檔分享第11頁/共80頁ReactorDesignDesigntaskTypeSizeOperationconditionsScale-upProcedureInitialestimationSelectionDesigncalculation

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牛牛文庫文檔分享第15頁/共80頁20世紀(jì)30年代

--丹克萊爾(Damh?hler)--梯爾(Thiele)和史爾多維奇(Зельдович)20世紀(jì)40年代末

--霍根(Hougen)和華生(Waston)

法蘭克-卡明斯基(Франк-Каменеций)1

反應(yīng)工程學(xué)的歷史及發(fā)展化學(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象的相互關(guān)系

牛牛文庫文檔分享第16頁/共80頁1957年--首次使用“化學(xué)反應(yīng)工程”術(shù)語

Amsterdam，ESCRE

60年代--快速發(fā)展期石油化工的大發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

80年代--形成新的分支：生化反應(yīng)工程聚合反應(yīng)工程電化學(xué)反應(yīng)工程1

反應(yīng)工程學(xué)的歷史及發(fā)展

牛牛文庫文檔分享第17頁/共80頁InternationalSymposiaonChemicalReactionEngineering(ISCRE)

NamePlaceCountryYearCo-SponsoringOrganizationsESCRE1AmsterdamNetherlands1957EFChEESCRE2AmsterdamNetherlands1960EFChEESCRE3AmsterdamNetherlands1964EFChEESCRE4BrusselsBelgium1968EFChEISCRE1WashingtonUSA1970ACS/AIChEISCRE2AmsterdamNetherlands1972EFChEISCRE3EvanstonUSA1974ACS/AIChEISCRE4HeidelbergGermany1976EFChEISCRE5HoustonUSA1978ACS/AIChEISCRE6NiceFrance1980EFChEISCRE7BostonUSA1982ACS/AIChEISCRE8EdinburghGreatBritain1984EFChEISCRE9PhiladelphiaUSA1986ACS/AIChEISCRE10BaselSwitzerland1988EFChEISCRE11TorontoCanada1990ACS/AIChE/CSCEISCRE12TorinoItaly1992EFChEISCRE13BaltimoreUSA1994ACS/AIChEISCRE14BruggeBelgium1996EFChEISCRE15NewportUSA1998ACS/AIChEISCRE16CracowPoland2000EFChEISCRE17

HongKong

China

2002

AsiaPacificCRE

牛牛文庫文檔分享第18頁/共80頁2

反應(yīng)工程的用途、作用、研究內(nèi)容

反應(yīng)動力學(xué)

反應(yīng)模式速率方程活化能

反應(yīng)器的設(shè)計與分析

各因素（T,P,c）的變化規(guī)律最佳工況

牛牛文庫文檔分享第19頁/共80頁典型反應(yīng)：無機(jī)化學(xué)反應(yīng)、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)、酸堿中和、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)、聚合與分解反應(yīng)基礎(chǔ)化學(xué)：中學(xué)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)（專業(yè)基礎(chǔ)）共同特點(diǎn)：理想條件下研究化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)發(fā)生的條件、終結(jié)標(biāo)志、歷程、

NaOH+H2SNaHSNa2S什么條件下反應(yīng)最快或較快

牛牛文庫文檔分享第20頁/共80頁傳統(tǒng)的顆粒填充床整體式結(jié)構(gòu)從隨機(jī)填充到結(jié)構(gòu)化工業(yè)化過程涉及的問題

牛牛文庫文檔分享第21頁/共80頁一個化學(xué)反應(yīng)能夠在實驗室實現(xiàn)，并不等于能夠在工業(yè)上實現(xiàn)，只有將其在工業(yè)規(guī)模上實現(xiàn)，才能創(chuàng)造價值?！I(yè)過程：物理過程(工程學(xué)科）和化學(xué)反應(yīng)過程（化學(xué)學(xué)科）的綜合—工程問題（化學(xué)和工程學(xué)科的綜合）?！瘜W(xué)反應(yīng)工程是一門研究化學(xué)反應(yīng)工程問題的科學(xué)。屬于交叉性的邊緣學(xué)科?！鶎τ谝呀?jīng)在實驗室中實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，如何將其在工業(yè)規(guī)模實現(xiàn)是化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的主要任務(wù)。

牛牛文庫文檔分享第22頁/共80頁傳遞過程與反應(yīng)動力學(xué)（過程）（簡稱三傳一反）是構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)工程問題最基本的兩個方面，兩者的有機(jī)結(jié)合上升為工業(yè)反應(yīng)過程，成為反應(yīng)工程研究中最活躍的組成部分預(yù)處理反應(yīng)分離精制原料產(chǎn)品排污處理排氣循環(huán)化學(xué)反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)的核心化工產(chǎn)品生產(chǎn)共同點(diǎn)：原料借助于化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品

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牛牛文庫文檔分享第24頁/共80頁工業(yè)規(guī)模反應(yīng)過程：物理和化學(xué)過程共存、相互影響、相互滲透影響工業(yè)過程反應(yīng)行為物理過程：不改變動力學(xué)規(guī)律，但引起時間和空間位置上溫度、壓力和物料濃度的差異與分布，從而影響工業(yè)反應(yīng)過程的最終結(jié)果。物理過程包括：流體流動與返混、傳質(zhì)過程、傳熱過程化學(xué)反應(yīng)工程的實質(zhì)：將化學(xué)動力學(xué)領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和化學(xué)工程領(lǐng)域的物理過程規(guī)律匯總、研究、抽象和提煉出一些重要的反應(yīng)工程理論，為反應(yīng)器設(shè)計、優(yōu)化操作和確定最優(yōu)化操作條件服務(wù)

牛牛文庫文檔分享第25頁/共80頁課程地位化學(xué)反應(yīng)工程屬專業(yè)理論課程（學(xué)位課）是化工類專業(yè)不可缺少的主干課程

“三傳一反”

——化工原理，傳遞工程

課程任務(wù)

※使學(xué)生掌握化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵過程—化學(xué)反應(yīng)過程的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識

※培養(yǎng)學(xué)生具體分析、計算和解決化工生產(chǎn)中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的實際問題的能力課程地位與任務(wù)

牛牛文庫文檔分享第26頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程與已學(xué)過課程的聯(lián)系與區(qū)別

化學(xué)反應(yīng)方向與限度——化工熱力學(xué)反應(yīng)歷程與速率極限——物理化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)物流流動與傳遞——傳遞過程原理反應(yīng)器操作——化工原理－單元操作反應(yīng)器設(shè)計與操作優(yōu)化——數(shù)學(xué)、計算機(jī)

牛牛文庫文檔分享第27頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程與相鄰學(xué)科的關(guān)系化學(xué)工程－過程認(rèn)識和優(yōu)化科學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)工藝－全局系統(tǒng)整合與優(yōu)化系統(tǒng)工程－全局?jǐn)?shù)學(xué)式的系統(tǒng)優(yōu)化？

牛牛文庫文檔分享第28頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的任務(wù)現(xiàn)有反應(yīng)技術(shù)與設(shè)備的強(qiáng)化和改進(jìn)

—達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的目的開發(fā)新的反應(yīng)技術(shù)和設(shè)備指導(dǎo)和解決反應(yīng)過程開發(fā)中的放大問題實現(xiàn)反應(yīng)過程的最優(yōu)化發(fā)展和完善化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的理論和方法

牛牛文庫文檔分享第29頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程課程特點(diǎn)

（1）抽象研究的問題許多是看不見、摸不到的，且多為宏觀過程的綜合

eg.催化劑顆粒內(nèi)的溫度、濃度分布；催化劑表面上的吸附組成與吸附量。不同于物理化學(xué)的直接測定（BET

N2吸附量測定）、化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象的直接觀察化學(xué)反應(yīng)工程研究需要抽象思維和邏輯推理，正確的學(xué)習(xí)方法極其重要

牛牛文庫文檔分享第30頁/共80頁多相催化過程中的物理傳遞現(xiàn)象及其描述

牛牛文庫文檔分享第31頁/共80頁（2）內(nèi)在關(guān)系復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和物理過程交織進(jìn)行（耦合），相互影響和制約，描述困難（建模），數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，求解難度大（非線性和高度非線性問題多）（3）反應(yīng)種類多、差異大不同類型的反應(yīng)過程，研究方法不盡相同如何進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)工程的學(xué)習(xí)和掌握其研究方法？

牛牛文庫文檔分享第32頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程的學(xué)習(xí)方法

目的：建立基本的工程概念，掌握研究化學(xué)反應(yīng)工程問題的基本方法（1）學(xué)習(xí)中要貫穿抓反應(yīng)類型，理解物理因素，歸結(jié)于最終目標(biāo)這一路線

反應(yīng)類型※均相反應(yīng)、氣－固催化反應(yīng)、氣－液反應(yīng)、流固非均相反應(yīng)等※動力學(xué)（本征、宏觀）、過程描述、反應(yīng)器

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物理因素傳遞過程（熱量、質(zhì)量和動量傳遞）顆粒內(nèi)、外擴(kuò)散流動問題－流速分布、返混

最終目標(biāo)過程（工程）反應(yīng)動力學(xué)、宏觀速率選擇性反應(yīng)器分析、設(shè)計與優(yōu)化等常規(guī)的物料、熱量衡算方法，微分運(yùn)算等

牛牛文庫文檔分享第34頁/共80頁（2）著重掌握基本概念（工程概念），力求達(dá)到清晰、嚴(yán)格、準(zhǔn)確屬于發(fā)展型科學(xué)，已有結(jié)論和基本工程概念對探索未知和指導(dǎo)生產(chǎn)實踐極其重要。eg.宏觀動力學(xué)影響因素（化學(xué)反應(yīng)、傳遞過程、流動過程）主次確定、生產(chǎn)對策—理論指導(dǎo)下的實驗驗證（3）要明確考察問題中的角度和尺度介觀、亞觀和宏觀層次細(xì)分催化劑（本征）固體顆粒內(nèi)擴(kuò)散＋反應(yīng)（宏觀）內(nèi)、外擴(kuò)散＋反應(yīng)＋流動（宏觀）傳遞＋反應(yīng)＋流動（反應(yīng)器－宏觀）六、課程講解盡量按課本順序進(jìn)行著重基本概念基本推導(dǎo)基本運(yùn)算

牛牛文庫文檔分享第35頁/共80頁化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的內(nèi)容和分類（1）化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的主要內(nèi)容圍繞反應(yīng)器進(jìn)行三傳一反的研究，既有化學(xué)反應(yīng)過程，又有物理過程※1

化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)特性的研究不計及物理過程的（反應(yīng)）機(jī)理及動力學(xué)特性研究，重要的是建立動力學(xué)模型（方程），為反應(yīng)器分析、設(shè)計、催化劑工程等提供基礎(chǔ)工具

本征動力學(xué)：研究反應(yīng)分子間的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)速率的化學(xué)動力學(xué)稱為～。

牛牛文庫文檔分享第36頁/共80頁※2

流動、傳遞過程對反應(yīng)的影響

流動和傳遞過程通過對反應(yīng)場所濃度、溫度和壓力等在時間、空間上分布的影響，對整體反應(yīng)效果（過程）產(chǎn)生影響。實際為宏觀動力學(xué)的范疇。

宏觀動力學(xué)：研究工業(yè)規(guī)模化學(xué)反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)與質(zhì)量、熱量、動量傳遞同時進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)與物理變化過程綜合的過程動力學(xué)稱為～。※3

反應(yīng)器設(shè)計計算、過程分析和最優(yōu)化

將反應(yīng)動力學(xué)特性（宏觀）與流動、傳遞過程規(guī)律結(jié)合起來研究，為工業(yè)反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計和過程優(yōu)化控制建立可靠的理論和工具基礎(chǔ)。重要的是建模和計算機(jī)的使用

牛牛文庫文檔分享第37頁/共80頁（2）化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的分類1）按反應(yīng)系統(tǒng)涉及的相態(tài)分類均相反應(yīng)

※氣相均相反應(yīng)—烴類熱裂解制乙烯

※液相均相反應(yīng)—水解反應(yīng)非均相反應(yīng)

※氣固相—氨的合成

※氣液相—吸收

※液固相—還原、離子交換

※氣液固三相—加氫裂解精制

※固固相—水泥、電石制備

牛牛文庫文檔分享第38頁/共80頁

化學(xué)反應(yīng)工程中用模型法進(jìn)行開發(fā)的步驟

※1小型實驗—研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律

※2反應(yīng)器類型的適宜選擇

※3大型冷模實驗

※4計算機(jī)模擬實驗

※5熱模實驗

※6工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計本課程沿模型法思路學(xué)習(xí)

牛牛文庫文檔分享第39頁/共80頁模型化層次分類：化學(xué)反應(yīng)本身特性研究，工業(yè)反應(yīng)器內(nèi)傳遞、流動特性研究反應(yīng)器內(nèi)流動、傳遞和化學(xué)反應(yīng)耦聯(lián)關(guān)系（一）動力學(xué)層次微觀（本征）動力學(xué)：解決化學(xué)反應(yīng)速率問題，難以理論計算，須借助于實驗完成宏觀動力學(xué)：多數(shù)工業(yè)反應(yīng)均為非均勻過程

牛牛文庫文檔分享第40頁/共80頁（二）工業(yè)反應(yīng)器的設(shè)計與計算反應(yīng)場所、條件的變化對反應(yīng)物種的流體力學(xué)、熱力學(xué)狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)特性影響很大（氫脆、氮脆）。不同類型的化學(xué)反應(yīng)器具有不同的反應(yīng)工程特性?；A(chǔ)化學(xué)反應(yīng)器類型：

管式流動反應(yīng)器理想置換（PFR）

攪拌釜式反應(yīng)器理想混合（CSTR）

攪拌間歇反應(yīng)器均勻混合（BR）其它反應(yīng)器均可視為上述反應(yīng)器的不同級別的組合

牛牛文庫文檔分享第41頁/共80頁（三）各類反應(yīng)過程的學(xué)習(xí)方法層次上：

基礎(chǔ)動力學(xué)——

本征動力學(xué)

綜合動力學(xué)——

宏觀動力學(xué)

化學(xué)反應(yīng)器——

分析與設(shè)計（概念性的）類別上（由易到難）：

均相反應(yīng)

兩相（氣－固/氣－液）催化反應(yīng)

多相（氣/液/固）催化/非催化反應(yīng)（不講）

復(fù)合型（反應(yīng)精餾）（不講）

反應(yīng)器熱穩(wěn)定性和靈敏性分析

牛牛文庫文檔分享第42頁/共80頁3

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率化學(xué)反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時，反應(yīng)物質(zhì)遵從質(zhì)量守恒定律，盡管采用質(zhì)量數(shù)值是最適宜的數(shù)值量度，但反應(yīng)是以化學(xué)計量關(guān)系進(jìn)行的，采用摩爾數(shù)更為優(yōu)越

用于描述反應(yīng)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物的定量關(guān)系式稱為~

※表示A與B等可以發(fā)生生成R、S等的反應(yīng),

也表示反應(yīng)進(jìn)行的方向——不可顛倒次序

※左側(cè)為反應(yīng)物，右側(cè)為產(chǎn)物

牛牛文庫文檔分享第43頁/共80頁化學(xué)組分：任意具有確定性質(zhì)的化合物或元素反應(yīng)物質(zhì)：反應(yīng)器內(nèi)（或化學(xué)反應(yīng)過程）物料的總和反應(yīng)物：參加反應(yīng)的物質(zhì)（反應(yīng)物、產(chǎn)物）伴隨物：存在于系統(tǒng)，但本身不發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)。溶劑、稀釋劑、惰性物質(zhì)、催化劑、雜質(zhì)等反應(yīng)器、反應(yīng)容積、反應(yīng)設(shè)備：指在其中實施化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備反應(yīng)體積：指反應(yīng)器中反應(yīng)物質(zhì)所占據(jù)的體積反應(yīng)場所（有效反應(yīng)體積）：反應(yīng)器中確實發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的那部分反應(yīng)體積有效反應(yīng)體積反應(yīng)體積反應(yīng)器體積

牛牛文庫文檔分享第44頁/共80頁甲醇合成

習(xí)慣表示方法

CO＋2H2=CH3OH

（1）物種摩爾數(shù)變化關(guān)系化學(xué)反應(yīng)計量方程－CO－2H2

＋CH3OH

＝0（2）反應(yīng)物為－，產(chǎn)物為＋。計量上，（1）和（2）無本質(zhì)差別用于定量描述化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物和產(chǎn)物變化量之間的相互關(guān)系化學(xué)反應(yīng)計量方程

牛牛文庫文檔分享第45頁/共80頁對于化學(xué)反應(yīng)計量方程表示化學(xué)反應(yīng)過程中各個組份間量的變化關(guān)系。亦可以寫成其它若干形式：特點(diǎn)：1只反映組份間量的關(guān)系2乘以非零常數(shù)，計量關(guān)系不變3不得含有除1之外的其它公因子

牛牛文庫文檔分享第46頁/共80頁3

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率3.1反應(yīng)進(jìn)度

牛牛文庫文檔分享第47頁/共80頁反應(yīng)程度的性質(zhì)※

時間的函數(shù)，隨反應(yīng)的進(jìn)行而不同※

積累量，恒大于0

※廣度量※與反應(yīng)式的寫法有關(guān)廣度量：描述體系的廣度性質(zhì)，具有加和性，如：功強(qiáng)度量：描述體系的強(qiáng)度性質(zhì)，不具加和性，如：功率

牛牛文庫文檔分享第48頁/共80頁3.2轉(zhuǎn)化率X注意：①按關(guān)鍵組分計②反應(yīng)物的起始態(tài)3

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率

牛牛文庫文檔分享第49頁/共80頁與計量系數(shù)無關(guān)（與反應(yīng)式的寫法無關(guān)）

牛牛文庫文檔分享第50頁/共80頁轉(zhuǎn)化率的性質(zhì)※隨起始態(tài)的不同選擇而不同※與計量系數(shù)無關(guān)（與反應(yīng)式的寫法無關(guān)）※廣度量※最大值為1(100%)隨起始態(tài)的不同選擇而不同1）連續(xù)反應(yīng)器；2）間歇反應(yīng)器；3）串聯(lián)反應(yīng)器x0x1x2R1R2

牛牛文庫文檔分享第51頁/共80頁轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵點(diǎn)：

1）針對反應(yīng)物；2）不同反應(yīng)物計算的轉(zhuǎn)化率可能不同；3）關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率，最大值100%；4）符合化學(xué)計量關(guān)系，對于同一狀態(tài)，無論按哪一種反應(yīng)物計算，其數(shù)值都相同。關(guān)鍵組分：經(jīng)濟(jì)效果確定單程轉(zhuǎn)化率：新鮮原料一次通過反應(yīng)器全程轉(zhuǎn)化率：新鮮原料進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)起到離開

牛牛文庫文檔分享第52頁/共80頁反應(yīng)程度與轉(zhuǎn)化率對照：

反應(yīng)程度轉(zhuǎn)化率對于任何一種反應(yīng)物或產(chǎn)物反應(yīng)程度相同轉(zhuǎn)化率不一定相同對能夠達(dá)到的最大值表示不夠明確表示明確因次有無

牛牛文庫文檔分享第53頁/共80頁3

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率

牛牛文庫文檔分享第54頁/共80頁3.3收率Y與選擇性S3

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率

牛牛文庫文檔分享第55頁/共80頁進(jìn)入SO2氧化器的氣體組成（摩爾分?jǐn)?shù)）為：

SO2:3.07%;SO3:4.6%;O2:8.44%;N2:83.89%離開反應(yīng)器的氣體中SO2的含量為1.5%，試計算SO2的轉(zhuǎn)化率。例13

化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率

牛牛文庫文檔分享第56頁/共80頁丁二烯是制造合成橡膠的重要原料。制取丁二烯的工業(yè)方法之一是將正丁烯和空氣及水蒸氣的混合氣體在磷鉬鉍催化劑上進(jìn)行氧化脫氫。除生成丁二烯的主反應(yīng)外，還有許多副反應(yīng)，如生成酮、醛及有機(jī)酸的反應(yīng)。反應(yīng)在溫度350℃、壓力0.2026MPa下進(jìn)行。得到反應(yīng)前后的物料組成如下。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算正丁烯的轉(zhuǎn)化率、丁二烯的收率和反應(yīng)的選擇性。例2

牛牛文庫文檔分享第57頁/共80頁組分反應(yīng)前%反應(yīng)后%組分反應(yīng)前%反應(yīng)后%正丁烷0.630.61氧氣7.170.64正丁烯7.051.70氮?dú)?7.026.10丁二烯0.064.45水蒸氣57.4462.07異丁烷0.500.48-1.20異丁烯0.130CO2-1.80正戊烷0.020.02有機(jī)酸-0.20醛、酮-0.10反應(yīng)前后物料組成

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反應(yīng)器的類型

牛牛文庫文檔分享第59頁/共80頁(1)反應(yīng)器分類

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牛牛文庫文檔分享第62頁/共80頁（2）反應(yīng)器內(nèi)物料流動類型對反應(yīng)過程的影響簡單混合：相同組成的物料進(jìn)行混合—不影響反應(yīng)速率的大?。ㄍＡ魰r間相同物料的混合）返混：不同組成物料之間的混合—影響反應(yīng)速率的大小（不同停留時間物料的混合）停留時間與物料組成的關(guān)系：若物料在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間不同，反應(yīng)程度不同，兩者組成也就不同，混合后形成的新物料組成將與原物料組成不同，化學(xué)反應(yīng)速率將隨之變化，這就是返混的實質(zhì)，實際為不同年齡的物料之間的混合。

牛牛文庫文檔分享第63頁/共80頁任何實際的流動都存在返混管內(nèi)流體的流動返混較小容器內(nèi)流體的流動返混較大返混與混合的區(qū)別：混合是不同空間位置的粒子的混合

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反應(yīng)器的操作方式AB

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牛牛文庫文檔分享第66頁/共80頁偏離理想置換：產(chǎn)生的原因可能由于渦流、湍流或流體碰撞反應(yīng)器中的填料或催化劑引起渦流運(yùn)動

(a)可能由于垂直于流體流動方向截面上的流速不均勻；(b)可能是由于填料或催化劑裝填不均勻引起的溝流或短路；(c)也可能是由于存在死角。