李绍芬主编反应工程知识点

绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的，工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。

图1是以天然气或石脑油为原料生产合成氨的工艺过程。

图2每个化工产品的工艺过程是不同的，但有共同的特点：1，工艺过程是由设备、管道、阀门和控制仪表组成的；2，化工设备分为两大类（1）不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应，只改变物料的状态，物理性质，不改变其化学性质。

图中的鼓风机、泵、换热器、冷却塔和贮槽中没有化学反应发生，只有物理过程，是不含化学反应的设备。

在鼓风机和泵中只有能量的转换，从中能转换成机械能，输送物料；在换热器和冷却塔中只改变物料的温度，物料的化学性质没有起变化；贮槽只是起贮存物料作用（2）化学反应器在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。

物料在反应器中发生了化学反应，物料性质起了变化。

可见，化学工业生产是由物理过程和化学反应过程组成的，其中化学反应过程是生产过程的关键。

化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应，是化工生产的核心设备。

“化学反应工程”的研究对象是工业规模的化学反应器。

二、《化学反应工程》任务“化学反应工程”于50年代初形成，是化学工程的一个分支。

1957年如开了第一次欧洲化学反应工程伎议，会议确定了化学反应工程的研究内容和任务。

“化学反应工程是化学工程的一个部分，它是科学的一个分支，它还处在发展阶段。

它的目的在于控制工业规模的化学转化率并最终达到恰当和成功的反应器设计。

有各种因素对反应器设计起着重要作用，如流动现象、质量和热量传递以及反应动力学。

首先必须对这些因素了解，工业规模反应器的开发只能从上述因素间的关系和相互作用中得到了解”。

化学反应工程的任务是研究化学反应器中质量和热量的传递过程、流动状况和反应动力学，最终目的是设计化学反应器。

三、化学反应器的特点考察CO变换反应：CO + H2O CO2+ H2反应在固定床变换炉中进行，变换炉中装有固体催化剂，反应过程如下：CO 、 H2O由气相主体到达颗粒外表面；CO 、 H 2O 由颗粒外表面到达颗粒内表面； CO 、 H 2O 在颗粒内表面上起反应；CO 2 、 H 2由颗粒内表面到达颗粒外表面； CO 2 、 H 2由颗粒外表面到达气相主体。

A

B

R
常数 r
1 dni r iV dt
r
1 d (c AV ) dc c dV A A V dt dt V dt
恒容
r
1 d V dt
dcA rA dt
2.1 化学反应速率
2. 对于流动反应器（定常态过程）：
FA0
M
Vr
取反应器内任意一个小微元 M，其体积为dVr，可认为此 体积内物系参数均匀。
Temperature Dependent Term of a Rate Equation
正、逆反应活化能与反应热的 关系 E 1 1nk 1nA ( ) R T

k/ k K

1 / C

( 2.25)
1
d1nk E dT RT 2

1n k 1n k 1nK p
r 0


k f ( X A ) k g( X A )
吸热反应


E＞E

dk kE dT RT 2



dk kE dT RT 2




E
2

RT
k f ( X A )＞
E
2
RT
k g( X A )
(
r E E ) xA k f ( X ) k g( X A ) A 2 2 T RT RT
可见，非基元反应的速率方程不能根据质量作用定律写出。
2.2 反应速率方程
举例2：一氧化氮氧化反应 2NO+O2→ 2NO2
反应机理（1）： 反应机理（2）：
NO+NO

（2）得率：生成目的产物P与着眼反应物A起始的物质的量之比。
XP
nP np0 nA0
（3）选择性：生成目的产物P与副产物S的物质的量之比。
瞬时选择性
sP
dcP dcS
rP rS
总选择性
SP
nP nS
np0 nS0
(4)
XP PxA
能源与动力工程学院化工系
1平行反应
一种反应物按不同途径反应，生成不同的反应物。根据 反应种类可分为若干种组合。
研究对象：反应速率及其影响因素 微观动力学 准确描述反应机理的理论模型基础上的 反应动力学 宏观动力学 包含了传递过程影响在内的反应动力学 本征动力学 排除了传递过程影响的反应动力学
能源与动力工程学院化工系
2.1 反应速率
vAA vBB vRR
以单位时间，单位反应体积内反应物系中某一反应组分 的变化量来定义速率。
A
dt
AA B
k
C
1
A
CB
• dCA dt
[k ] [t C 1 1 ]
1级反应： [k]=[t-1] 1级反应： [k]=[t-1c-1]
能源与动力工程学院化工系
2.2.3可逆反应
A S 1级，CS0=0，恒容
(rA )
dCA dt
k
CA
kCS
k
CA
k(CA0
)
( k k )CA kCA0
能源与动力工程学院化工系
2.2.2单一反应动力学方程的建立
对于不可逆反应（把它看做恒容反应）
aA+bB产物
假定其动力学方程为：
( r
)
dC A
k
c c
A

4.反应速率与转化率的关系

5.多相催化与吸附
过渡状态理论认为化学反应速 率决定于反应物和反应产物间 形成过度络合物的自由能。催 化剂的存在正是使自由能减少， 从而使催化反应的速率远远大 于非催化反应。对于复合反应， 催化剂起到定向作用，即加速 主反应，使目的产物收率增加， 改善反应的选择性。 物理吸附：分子引力起作用 化学吸附：化学键力起作用 理想吸附（朗格谬尔模型）： 1.吸附表面能量均匀，吸附位能 量相同； 2.被吸附分子间作用力不计； 3.单层吸附。 真实吸附：催化剂表面不均，分子间作用 力
学习总结
2016.12.7
电化学极化
《反应工程》学习总结
参考资料： 《反应工程》第二版 李绍芬
主要学习：
1.反应动力学基础 2.吸附与脱附
1.反应动力学基础

2.动力学方程

3.温度对反应速率的影响

根据2.2图，曲线为等速曲线，r=0为平衡 曲线，相应的为平衡转化率。随温度升高， 平衡转化率增大。下方为非0等速线，且 r4>r3>r2>r1 可知，温度一定时，反应速 率随着转化率增大而减小。转化率一定时， 反应速率随温度升高而升高。
根据左图，可逆放热反应反应速率随温度 升高即可能增加也可能减小，图中曲线为 等转化率曲线。当温度较低时，反应速率 随温度上升而增加较快，在到达某一极值 时，速率开始随温度上升而下降。极大值 点叫做最佳温度。
对于不同反应速率下的反应，都有一个极大 值点，即转化率最大。对应的温度为最佳温 度。连接所有等速率曲线的转化率最大点构 成的曲线叫最佳温度曲线。 总之不论是可逆还是不可逆反应。反应速率 都是随着转成。
5.1吸附速率与脱附速率

0
积分变换为求导
t
知道E(t)，积分后就可以求F(t)的值 知道F(t)，t时刻对应曲线的点P作切线， 直线AP的斜率就是E(t)值
A
P
dF (t ) E (t ) = dt
第五章 停留时间分布与反应器的流动模型
程反应速率
或r为常数，不随空间和时间而改变。需要提醒的是，反应速率
常数计算按反应器内的反应物料组成计算，此组成与出口物料组成相同。
第三章 釜式反应器
空 时
τ越小，说明反应器的处理物料量越大 τ越大，说明反应器的处理物料量越小
连续釜式反应器的串联与并联
对于一级反应，由N个体积和 空时均相等的釜串联，其空 时可以由下式计算：
第三章 釜式反应器
连串反应
跟平行反应一样，只根据一个物料衡算式便可
求定达到一定转化率所需的反应时间，但同样 是确定不了此反应时间时P的浓度和收率。
反应物A的浓度随反应时间的增加而降低 反应产物Q的浓度随反应时间的增加而增加
反应产物P的浓度先随反应时间的增加而增加，
后随着反应时间的增加而降低，存在一最大值 P为目的产物最优反应时间
《反应工程》第二版，李绍芬主编，化学工业出版社
考试题型：
考试时间：
待 定
1
填空题
20分
2
选择题
20分
考试地点： 待 定
3
计算题
60分
第一章 绪论
化学反应工程是化学工程学科的一个分支，通常简称为反应工程，包括反应动力
学和反应器设计与分析。
均相反应：气相、液相和固相 化学反应分类： 非均相反应：气固、气液、液液、液固、固固和气液固。 催化反应和非催化反应
就是每一个反应对整个反应速率的贡献之和

反应工程知识点第1章 绪论1. 反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率。

2. 反应工程一般是按反应物系的相态来分类，将化学反应分为均相反应和多相反应两大类。

3. 根据反应过程是否使用催化剂，将化学反应分为催化反应和非催化反应两大类。

4. 反应进度是指任何反应组分的反应量与其化学计量系数之比，反应进度永远为正值。

5. 转化率是针对反应物而言的，收率则是对反应产物而言，转化率、收率和选择性三者的关系：Ｙ＝SX 。

6. 化学反应工程的主要研究对象是工业反应器，反应器设计的核心内容是确定反应体积，反应器设计最基本的内容是：①选择合适的反应器型式；②确定最佳的操作条件；③确定反应体积。

7. 工业反应器放大主要方法是逐级经验放大法和数学模型法。

8. 反应器类型可以搞看图填写。

9. 工业反应器有三种操作方式：①间歇操作；②连续操作；③半间歇（或半连续操作）。

第2章 反应动力学基础1.反应速率是指单位时间内单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。

2.以R v v A v R B A →+反应为例，其反应速率的表达式是dtdn V r A A 1-=或dt dn V r B B 1-=或dt dn V r R R 1=，用反应进度表式反应速率的表达式：dtd V r ξ1-=-，其反应物转化量与反应产物生产量之间的关系R B A R B A v v v dn dn dn ::::=。

3.在溶剂及催化剂和压力一定的情况下，定量描述反应速率与温度及浓度的关系的关系式叫做速率方程或动力学方程，其数学函数表达式),(T c f r =，以以R v v A v R B A →+不可逆基元反应为例，其速率方程为B A v B v A A c kc r =。

4.k 为反应速率常数，为温度的函数，其关系式为)/exp(RT E A k -=。

5.绝大多数反应都是非基元反应，但是非基元反应可以看成是若干基元反应的综合结果，即反应机理。

李绍芬《反应工程》课后习题答案1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。

试计算（1） （1） 反应的选择性；（2） （2） 反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol组分 摩尔数（mol ） 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.391. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。

化学反应工程
第八章 多相反应器
第八章
第一节 气液反应
多相反应器
第二节 气液反应器
第三节 气液固反应 第四节 滴流床反应器 第五节 浆态反应器
第一节
气液反应
气液反应是化工、炼油等过程工业经常遇到的 多相反应，根据使用目的的不同可以分为两大类。 一类是通过气液反应以制备所需的产品；另一类是 通过气液反应净化气体。
第二节 气液反应器
主要类型: 塔式反应器 机械搅拌的釜式反应器
塔式反应器：
填料塔 板式塔
鼓泡塔 喷雾塔
第三节
,就是产物;
采用固体催化剂的气液反应;
三相中,有一相为惰性气体.
第四节
滴流床反应器
一、在逆流接触的气-液反应器或传质分
离设备中，气体从下往上流动。当气体 的流速增大至某一数值，液体被气体阻 拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔 顶溢出，称为液泛。 产生液泛时的气体速度或连续相速 度称为液泛速度；这种操作状态称为液 泛点。在设计设备时，必须使设备的操 作不致发生液泛。
第五节
浆态反应器
机械搅拌釜 环流反应器 鼓泡塔 三相流化床
8.1 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应,假 定液相上方水蒸汽分压可不计,试按双膜模型绘 出气相及液相中二氧化碳浓度分布的示意图. 解:

任何化学反应都以一定的速率进行，通常以单位时间内单位体积反应物系中某一反 应组分的反应量来定义反应速率。
=0，恒容过程
需要注意：无论按那一个反应组分计算的反应速率，其与相应的化学计量系数之比 恒为定值。 反应速率方程 对任何化学反应的速率都发生影响的是温度和浓度这两个因素。定
量描述反应速率与温度及浓度的关系，叫做反应速率方程
催化反应和非催化反应
化学反应工程的“三传一反” 动量、热量和质量传递。
反应进度（ ξ ）的定义：任何反应组分的反应量与其化学计量系数的之比恒为定 值，推广到任何反应，并表示为：
反应物取负值，反应产物取正值
永远取正值
第一章 绪论
转化率：是某一反应物转化的百分率或分率，定义为：
选择关键组分（不过量）计算转化率
就是每一个反应对整个反应速率的贡献之和
组分A参加 一个反应
组分A参加 二个反应
组分P是反应物A的 产物，又是生成物R 的反应物
反应体系存在着两个并列反应。其中各个反应都可 按着单一反应来处理。
反应体系存在着相同的反应物和不同的产 物，叫平行反应。
A反应的反应产物同时又是B反应的反应物，叫连 串反应
第二章 反应动力学基础
连续釜式反应器的物料衡算式
c 均一 T 均匀
输
输
消
累
入 = 出 + 耗 + 积 =0
间歇釜式反应器的物料衡算式
输
输
消
累
入= 出 + 耗 + 积
=0
=0
第三章 釜式反应器
等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）
间歇反应的操作时间由两部分组成：一是反应时间，即装料完毕后算起至达到所要 求的产品收率时所需时间；另一是辅助时间，即装料、卸料及清洗等所需时间之 和。

结构型式
适用的相态
应用举例
反应釜（包括 液相、气-液相、液-液 苯的硝化、氯乙烯聚合、高压聚乙烯、
多釜串联）
相、液-固相
顺丁橡胶聚合等
管式 鼓泡塔
气相、液相
石油裂解、甲基丁炔醇合成、高压聚乙 烯等
气-液相、气-液-固（催 硫酸的生产、苯的烷基化、二甲苯氧化、
化剂）相
乙烯基乙炔合成等
固定床
气-固（催化或非催化） 二氧化硫氧化、氨合成、乙炔法制氯乙
• 由于反应过程中反应物料的浓度随时间不断 变化，所以间歇反应是不稳定过程。这类反 应器通常是使用釜式反应器。
• 间歇反应器能用一釜进行多品种的生产， 操作灵活性与弹性大，投资小，适用于小 规模多品种的生产过程。
• 但间歇反应器操作需要较多的辅助时间(投、 出料，清洗、升温等)，所以设备的利用率 低，产品质量不易均匀，特别在聚合物生 产时会使聚合产物的聚合度及其分布发生 变化，影响产品的性能。
第二章 化学反应工程基础
第一节 化学反应和反应器分类
第一节 化学反应和反应器分类
一、化学反应的分类 二、反应器的分类 三、连续反应器内流体流动的两种理想型态
一、 化学反应的分类
• 按化学反应的特性分类 • 按反应物料的相态分类 • 按反应过程进行的条件分类
（1）按化学反应的特性分类
反应机理
简单反应、复 杂反应
3. 一级可逆反应
三 复合反应动力学方程式
• 复合反应是有几个反应同时进行，要用几 个动力学方程式来描述。
• 常见的复合反应有平行反应、连串反应、 平行连串反应。
1. 平行反应
2. 连串反应
由上图可以看出，A的浓度呈指数下降，S的浓度随反应 时间呈连续上升形状，而R的浓度随时间上升到一个最大 值后再下降。将式2-32对t微分，就可以求出tmax

dni Vr ij r j 0 dt j 1
M

VrR A n A0
dX A 0 dt
间歇釜式反应器物料衡算式
t 0, X A 0
t c A0
单一反应

X Af
0
dX A ( R A )
t c A0
恒容反应
XA f
t

X Af
X A rA
等温 BR 的计算
一级反应 反应时间
1 1 t ln k 1 X Af
非一级反应
t (1 X Af )1 1 ( 1)kcA0
1
相同
达到一定转化率所需的反应时间与反 应器大小无关，只取决于动力学因素。 温度越高，速率常数 k 越大，则达 到相同转化率所需的反应时间 t 越短。
图解分析
小结
正常动力学，转化速率 (R A ) 随XA增加而降低。
多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。
对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积减小。 (但操作复杂程度增大，附属设备费用增大） 反常动力学，转化速率 (R A ) 随XA增加而增加。
单釜的反应体积小于串联釜的总体积。
连续釜式反应器的串联与并联

全混流反应器图
等温CSTR 的计算
对稳态操作，有：
dni dt
M
0
i 1,2, K
单一反应
则物料衡算通式变为：
Q0 ci 0 Qci Vr

j 1
ij r j
连续釜式反应器物料衡算式
Vr
Q0 c A0 X Af rA ( X Af )
Q0 (c A0 c A ) rA
t c A0

4 管式反应器4.1在常压及800℃等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应： 6532664+→+C H CH H C H CH在反应条件下该反应的速率方程为：0.51.5,/.=T H r C C mol l s式中C T 及C H 分别为甲苯及氢的浓度，mol/l ，原料处理量为2kmol/h ，其中甲苯与氢的摩尔比等于1。

若反应器的直径为50mm ，试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。

解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程，原料甲苯与氢的摩尔比等于1，即：00=T H C C ，则有：0(1)==-T H T T C C C X示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢，其中：53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s所以，所需反应器体积为：00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰TT X X T Tr T T T H T T T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以，反应器的长度为：23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据，改用活塞流反应器生产乙二醇，试计算所需的反应体积，并与间歇釜式反应器进行比较。

解：题给条件说明该反应为液相反应，可视为恒容过程，在习题3.2中已算出：0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C mol l所以，所需反应器体积：00000000(1)()275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-⨯-⎰AX Ar A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X lkC X由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小，间歇釜式反应器的反应体积大，这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。

1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。

试计算（1） （1） 反应的选择性；（2） （2） 反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P=18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。

下图是生产流程示意图Bkg/h 粗甲醇原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol）组分原料气冷凝分离后的气体CO 26.82 15.49H268.25 69.78CO2 1.46 0.82CH40.55 3.62N2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。

化学反应工程第三版李绍芬1. 简介《化学反应工程第三版李绍芬》是一本关于化学反应工程的经典教材，由李绍芬教授主编。

本书主要介绍了化学反应工程的基本概念、原理和应用，涵盖了从反应动力学到反应器设计的各个方面内容。

2. 内容概要本书共分为十个章节，内容涵盖广泛，包括了反应动力学、反应器理论与设计、传热与传质、固定床反应器等。

•第一章介绍了化学反应工程的基本概念和主要内容，为后续章节的学习打下基础。

•第二章详细介绍了反应动力学的理论与实践，包括反应速率方程、反应级数、反应速率常数等概念。

•第三章探讨了反应器的类型和基本原理，包括批式反应器、连续式反应器、半批式反应器等。

•第四章介绍了反应器的设计原则和方法，包括选择反应器类型、确定反应器尺寸等。

•第五章讲解了传热和传质在反应工程中的重要性，介绍了由传热与传质引起的影响和计算方法。

•第六章介绍了固体颗粒的基本性质和反应器，包括固定床反应器的设计和操作。

•…本书结合了理论和实践，并通过大量的实例和案例讲解，使读者能够更好地理解和应用化学反应工程的知识。

3. 特点与亮点《化学反应工程第三版李绍芬》的特点与亮点主要体现在以下几个方面：•综合性和系统性：本书囊括了化学反应工程的各个方面内容，从基本概念到实际应用都有所涉及，能够满足读者全面学习的需求。

•理论与实践结合：本书不仅介绍了反应工程的理论知识，还通过大量实例和案例进行讲解，帮助读者将理论应用到实际中。

•说明详细、语言简洁：本书的说明详细且语言简洁，能够让读者更容易理解和掌握知识。

•更新与全面：本书是第三版教材，对于最新的研究成果和进展进行了更新，并且涵盖了化学反应工程的全面内容。

4. 适用对象《化学反应工程第三版李绍芬》适用于化学工程、化学专业的本科生和研究生，以及从事相关工作或研究的专业人士。

无论是从事科研、工程设计还是教学的相关人士，都可以通过阅读本书来提高自己的理论水平和实践能力。

5. 总结《化学反应工程第三版李绍芬》是一本全面系统介绍化学反应工程的经典教材，其内容涵盖了化学反应工程的各个方面，可以帮助读者更好地理解和应用化学反应工程的知识。

反应工程重点笔记1. 反应工程基本概念反应工程是研究化学反应在工业生产中的应用过程的一门学科，它主要涉及到化学反应动力学、反应器设计和操作等方面的知识。

通过对反应工程的研究，可以提高反应的效率，减少资源的浪费，实现工业化生产的稳定性和可持续性发展。

2. 反应动力学反应动力学是研究反应速率与反应物浓度、温度、压力和催化剂等因素之间关系的学科。

反应速率可以用速率方程来描述，一般为： [rate = k[A]a[B]b[C]^c…]其中，[k]为反应速率常数，([A])、([B])、([C])等为反应物的浓度，(a)、(b)、(c)等为反应物的反应级数。

反应动力学的研究可以提供反应速率与反应条件之间的关系，进而可以帮助我们优化反应条件，提高反应效率。

3. 反应器设计反应器是进行化学反应的设备，常见的反应器有批式反应器、连续流动反应器和催化剂床等。

反应器的设计需要考虑反应动力学、传热传质、材料强度等因素。

反应器的设计目标包括：提高产率、提高选择性、降低副产物生成、减少能量消耗、提高安全性等。

为了实现这些目标，可以通过控制反应温度、压力和催化剂用量等方式进行优化。

4. 反应器操作反应器的操作包括起始阶段、稳态运行和关闭阶段。

在起始阶段，需要进行原料的投与、加热和搅拌等操作，以实现反应体系的建立。

稳态运行阶段是为了维持反应物的浓度和温度在合适的范围内，保证反应能够持续进行。

在反应器操作过程中，需要掌握反应器的温度、压力和流量等参数，并及时采取措施以调整反应条件，保证反应在可控的范围内进行。

5. 催化剂的应用催化剂在反应工程中起到了至关重要的作用。

催化剂可以降低活化能，提高反应速率，同时还可以提高反应的选择性和效果。

催化剂的应用可以大大提高反应工程的效率和经济性。

常见的催化反应有氧化反应、氢化反应、加氢反应、脱氢反应等。

选择合适的催化剂对于不同的反应系统来说至关重要。

6. 质量传递和传热问题在反应工程中，质量传递和传热问题是非常重要的。

n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 0 A B R
二、 转化率 X--针对反应物而言 定义：
某一反应物的转化量 X 该反应物的起始量
注意： 如果反应物不只是一种，针对不同反应物计 算出来的X是不一样的。
精化学反应工程 品 课 程
关键组分（着眼组分）为不过量、贵重的组分（相对而言） 针对关键组分计算，可使X最大到100%
第四节 反应器的操作方式
间歇操:一次性投料，卸料。反应物系参数 (浓度或组成等)随时间变化。 连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反 应器内物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特 点，情况比较复杂。
精化学反应工程 品 课 程
PVC悬浮聚合－－－间歇反应釜
精化学反应工程 品 课 程
精化学反应工程 品 课 程
种 类 特 点 应用范围 固定床 底层内部装有不动的固体颗粒，固体 颗粒可以是催化剂或是反应物 用于多相反应系统
反应过程中反应器内部有固体颗粒的 多相反应体系，可以提 流化床 悬浮和循环运动，提高反应器内液体的混 高传热速率 合性能 固体颗粒自上而下作定向移动与反应 用于多相体系，催化剂 流体逆向接触 可以连续再生
v 0 v 0 v 0
R
A
B
v A A vB B vR R 0 nR n n nR n n
A0 A
B B
0
0
精化学反应工程 品 课 程
2.1 反应进度
A A B B R R
( n A n A0 ) : ( n B n B 0 ) : ( n R n R 0 ) A : B : R
n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 即： A B R

则:
Vr1
Q0cA0 xA1 rA1
3.299m3
三个釜体积相等, 则总体积为3.2993=9.897m3.
[例4] PFR中于923K等温进行丁烯脱氢反应:
C4H8 C4H6 + H2
(A)
(B)
(C)
反应速率方程为
rA kpA kmol/(m3 h)
原料气为丁烯与水蒸气的混合气, 丁烯摩尔分率为 10%. 操作压力恒压于105Pa. 923K时, k=1.07910-4 kmol/(hm3Pa). 要求丁烯转化率为35%, 求空时?
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cA cA0 (1 xA )
cB cB0 cA0 xA
cR cA0 xA
cS cS 0 cA0 xA
代入反应速率方程:
rA
cA0
dxA dt
k1
cA0 (1 xA )(cB0 cA0 xA ) cA0 xA (cS 0 cA0 xA ) / K
积分得: t=118.8min
cA0=3.908mol/L, cB0=10.2mol/L, cS0=17.59mol/L, cR0=0. 采用三个等体积的CSTR串联, 计算xAf=0.35的总反应 体积.