化学反应工程第六章

第一章 绪论 1、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。

其内容可概括为两个方面，即反应动力学和反应器设计与分析。

2、传递现象包括动量、热量和质量传递，再加上化学反应，这就是通常所说的三传一反。

3、反应组分的反应量与其化学计量系数之比的值为定值，ξ叫做反应进度且恒为正值。

、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值，而反应产物则取正值。

8、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 9、反应器设计的基本内容一般包括：1）选择合适的反应型式 ；2）确定最佳操作条件 ；3）根据操作负荷和规定的转化程度，确定反应器的体积和尺寸 。

10.反应器按结构原理的特点可分的类型： 管式，釜式 ，塔式，固定床，流化床，移动床，滴流床反应器。

第二章 3、温度对反应速率的影响 如果反应速率方程可以表示为：r=f1 (T)f2(c )，f1(T)是温度的影响。

当温度一定时，其值一定。

通常用阿累尼乌斯方程（Arrhenius ‘ law ）表示反应速度常数与温度的关系， 即， 为指前因子，其因次与k 相同；E 为反应的活化能；R 为气体常数。

两边取对数，则有 ： lnk=lnA0－E/RT ，lnk 对 1/T 作图，可得－直线，直线的斜率=－E/RT 。

注意：不是在所有的温度范围内上面均为直线关系，不能外推。

其原因包括：(1)速率方程不合适； (2)反应过程中反应机理发生变化；(3)传质的影响；(4)指前因子A0与温度有关。

速率极大点处有： 对应于极大点的温度叫做最佳温度Top 。

速率为零点处有: rA=0 6、多相催化与吸附 1）、催化剂的用途：①加快反应速度②定向作用(提高选择性)－化学吸附作用结果 2）、催化剂的组成：主催化剂－金属或金属氧化物，用于提供反应所需的活性中心。

助催化剂－提高活性，选择性和稳定性。

助催化剂可以是 ①结构性的；② 调变性的。

载体－用于 ① 增大接触表面积；②改善物理性能。

化学反应工程的范畴和任务
• 学反应工程学是一门研究化学反应的工程 问题的科学。既以化学反应作为 对象，就 必然要事握这些化学反应的特性；它又以 工程问题为其对象，-那就必须熟悉装置的 特性，并把这两者结合起来形成学科体系。
反应工程与其它学科的关系
化工热力学 计量化学 反应工程 反应动力学 化学工艺 催化剂 工程控制 传递过程
• ②中型实验
数学模型验证
大设备的设计
• ③数学模型的应用
• 放大的依据：相似论(相似准数Re、Pr、 Nu、Pe、Sc等)
•
综上所述，可见目前化学反应工程处理 问题的方法是实验研究和理论分析并举。 在解决新过程的开发问题时，可先建立 动力学和传递过程模型，然后再综合成 整个过程的初步的数学模型，根据数学 模型所作的估计来制定试验，特别是中 间试验方案，然后用试验结果来修正和 验证模型。
二级反应的速率方程式
如果有两反应物，而且初始浓度相等，并在反应过程 消耗的物质的量也相等． rA=kcA２或rA=kcA,0２(1-xA)２
1 dnA rA V dt
kcA２＝
dc A rA dt
dc A dt
双分子二级反应
分离变量： Kdt= －dcA/cA２ 初始条件t=0, cB,0=cA,0,进行积分
反应过程和传递过程
实验只能测得NH3的主体浓度c0,当NH3浓度很小时: r0=k0c0 r=k0c0=kscs, k0c0=ks c0/ (ks/kga+1) k0=ks / (ks/kga+1) k0=1 / (1/kga+1/ks ) …………….……..p17:7-50式 此式表明实验测得的表面反应速率常数k0是化学反应 过程1/ks和扩散过程1/kga共同作用的结果.

第一章气－固相催化反应本征动力学概论化工生产中大多数反应是过程，气-固相催化反应是重要反应之一。

本章讨论：1，2，连续过程中化学反应速率的有关问题；气-固相催化反应的化学动力学，即本征动力学。

第一节化学计量学1-1化学计量式化学计量学是研究化学反应系统中反应物和产物组成相互关系变化的数学表达式。

化学计量式是化学计量的基础。

化学计量式表示参加反应的各组分的娄量关系，等式左边的组分为反应物，等式右边的组分为产物，化学计量式的通式为：或或一般将反应物的化学计量取负值，产物的化学计量取正值。

如果反应系统中有m 个反应，则第j个反应的化学计量式的通式为或也可用矩阵表示为......1-2 反应程度、转化率及化学膨胀因子一．反应程度对于间歇反应中的单反应进行物料衡算按化学计量关系有R上式中的ξ称为化学反应程度。

注意上述表达式中各项的正负号。

（1-7）式也可表达为：为i组分已反应的量，所以，知道反应程度即可计算出所有反应物及产物已经反应（或生成）的量。

二、转化率反应物A的反应量与其初如量之比称为A的转化率:nA0nA0nA0工业反应过程中的原料中各组分之间往往不符合化学计量关系，通常选择不过量的反应物计算转化率，这样的组分称为关键组分。

三、化学膨胀因子在恒温恒压的连续系统中发生反应对于液相反应，反应前后物料的体积流量变化不大，一般作为恒容过程。

对于气相反应，反应前后物料的体积流量变化较大。

定义每转化1mol的A时反应混合物增加或减少的量为化学膨胀因子，即：则有：由此，组分A的瞬时浓度可表示为：对于连续，则式中，大写字母表示摩尔流量，小写字母表示物质的量。

例1－1 计算下列反应的化学膨胀因子1. A+B→P+S2. A→P+S3. A+3B→2P解：1. δA=[(1+1)－(1+1)] / 1=02. δA=[(1+1)－1)] / 1=13. δA=[2－(1+3)] / 1=－21-4 多重反应的收率及选择率1，单一反应和多重反应单（一）反应：一组物定的反应物反应生成一组特定的产物。

2
本章纲要
一、化学动力学基础 二、底物浓度对酶反应速度的影响 三、抑制剂对酶反应速度的影响 四、激活剂对酶反应速度的影响 五、温度对酶反应速度的影响 六、pH对酶反应速度的影响
一、化学动力学基础
了解反应速率及其测定 反应分子数和反应级数
一、化学动力学基础
㈠ 反应速率及其测定
单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量用瞬时速率表示, 单位: 浓度/时间,研究酶反应速度以酶促反应的初速度为准。
第六章 酶促反应动力学
Enzyme kinetics
概述
研究酶促反应的速率以及影响此速率的各 种因素的科学,是酶工程中的重要内容
研究酶结构和功能的关系以及酶的作用机 制，需要动力学提供实验数据
发挥酶促反应的高效率，寻找最为有利的 反应条件
酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制 具有理论研究的意义和实践价值
C是反应物的浓度变化, K为速率常数，是时间的倒数 基元反应:反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应。
一、化学动力学基础
2. 反应级数：实验测得的表示反应速率与反应浓度之间关系的概念。 对于基元反应
1.一级反应单分子反应符合V=KC的反应
蔗糖+水
葡萄糖+果糖 V=KC蔗糖C水
由于水的浓度变化影响可忽略（非限制性因素）则V=KC蔗糖
二、底物浓度对酶反应速度的影响
㈠ 中间络合物学说
L.米歇利斯和L.M.门腾(1913)基于酶被底 物饱和的现象，提出“中间产物”学说:
酶与底物反应时，通过特异识别作用，先 形成酶底物复合物，然后再形成产物和酶分 子，酶分子重新结合底物。
该学说已得到大量实验证实
012345678
80
60

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

反应工程复习题摘要第一章绪论．1 ．化学反应工程是一门研究＿_ _ _ _ ＿的科学。

2 ．化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以＿_ ＿作为研究对象，又以_ _ _ ＿为研究对象的学科体系。

3 . _ _ ＿是化学反应工程的基础。

4 ．化学反应困呈按操作方法分为＿_ ＿、＿_ ＿、＿_ ＿操作。

5 ．化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指、、。

6 ．不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称。

第二章均相反应动力学一、填空1 ．均相反应是指。

5 ．活化能的大小直接反映了对温度的敏感程度。

P （主）6 ．平行反应A S （副）均为一级不可逆反应，若E E >副主，选择性P S 与无关，仅是的函数。

8 . 一级连串反应 12K K A P S ??→??→在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度max pC =＿＿＿apv t =＿＿＿＿9 . 一级连串反应 12K K A P S ??→??→在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度max p C =＿＿＿apv t =＿＿＿＿二、选择题1 ．化学反应222222NO H N H O +?+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质＿。

A.NOB.H2C.N2D.H2O 2 .对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A的化学反应速率A r -=＿。

A ．Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r A A =- C. dt dC r A A =- D.dt dC rB A =-3 ．对于反应aA + bB 一pP ＋sS ，则P r ＿＿＿＿()A r - A.a pB.a pC. p aD. p a4 ．气相反应43A B R S +→+进料时无惰性气体，A 与B 以3：1的摩尔比进，则膨胀因子A δ= ＿＿＿＿A.1/4B.2/3C.-1/4D.-2/35 . 气相反应2423CO H CH H O ++?进料时无惰性气体，CO 与2H 以1：2摩尔比进料，则膨胀因子CO δ=＿＿＿A.-2B.-1C.1D.2 7 . 反应4102422C H C H H →+，12.0k s -=，则反应级数n=＿＿＿＿。

化学反应工程 Chemical Reaction Engineering
第一章 绪论 本章内容: 1.1化学反应工程概念 1.2化学反应的转化率、收率和选择性 1.3化学反应器的类型 1.4化学反应器的操作方式 1.5反应器设计的基本方程 1.6工业反应器的放大
1.1化学反应工程 1.1.1典型化工过程
✓化学反应速率 ➢化学反应速率是指单位时间内单位反应 混合物体积中反应物的反应量或产物的 生成量（物质的量）。
2.1化学反应的速率
➢消耗速率：反应系统中，某一反应组分（i）在 单位时间、单位反应体积内，因反应所消耗的物
质的量。消耗速率ri为正值。
恒容过程
ri
1 V
dni dt
ri
dci dt
2.1化学反应的速率
等温恒容反应系统
➢工业生产中，液相反应一般按恒容过程处理，无 论反应是否引起总摩尔数的改变，都不会带来很 大的误差。
➢对于气相反应，反应前后体系物质的总摩尔数可 能变化，进而影响到反应体积的变化，此为变容 过程，最终对反应过程造成较大影响。
➢分子数发生变化的气相反应在间歇反应器中，由 于容积恒定，仍按恒容过程处理。
1.5.2反应器设计的基本方程
输入=输出+消耗+累积
➢ 能量衡算式 输入的热量=输出的热量+反应热+累积的热量
反应热吸热取正值，放热取负值。
➢物料衡算式
对反应组分有：输入量=输出量+转化量+累积量 对产物组分有：输入量=输出量-生成量+累积量
(反应组分A的输入速率)=(A的输出速率)+(A的转 化速率)+(A的累积速率)
nt0
j)V0(1n1t0iN 1jM 1vij

反应器设计问题。为学科的形成起了一定的作用。
1.1 化学反应工程学的学科历史

第一章 绪
论
50 年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对
反应器的放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化 学反应在工业规模反应器中进行时不可避免地伴随着 "三 传"现象，必须将化学反应与 "三传"同时结合起来加以考 虑和分析。 另外，又提出了一些重要的基本概念。如"返混"，"反应 器稳定性"，"微观混合 "，"伴有化学反应的传质 "等。推

建立化学反应过程的动力学模型和传质模型；

选择反应器型式以满足不同类型的反应特点和传
质要求；

计算反应器大小，以满足一定的产量和转化率的
要求； 确定反应器的最佳操作条件，提高反应过程的经 济效益； 研究反应器的动态特点，保证操作稳定和开、停


车的顺利。
1.3 化学反应过程的分类
第一章 绪
论
1.3.1 按操作方式分类


Chapter4 Non-Ideal Flow Chapter5 Reaction Catalyzed by Solids
Chapter6 The Packed Bed Catalytic Reactor Chapter7 Fluid-Fluid Reactors
The object of the course

70年代中期，《反应工程》向深度和广度发展，出现了关于 g-l、g-l-s反应器、生化反应工程等方面的专著。 1979 年，我国派代表参加了国际化学反应工程会议（以张 有衡为团长）。 80年代以后，反应工程的理论与方法已日臻完善与丰富。随 着高技术的发展与应用，如微电子器件的加工、光导纤维的 生产、新材料与生物技术等，向我们提出了新的研究课题。

化学反应工程陈甘棠答案【篇一：反应工程第五章习题答案】xt>5.1乙炔与氯化氢在hgcl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应c2h2?hcl?c2h3cl (a)(b) (c)其动力学方程式可有如下种种形式：(1) r??(papb?pc/k)/(1?kapa?kbpb?kcpc) (2)r??kakbpapb/(1?kbpb?kcpc)(1?kapa) (3)r??kapapb/(1?kapa?kbpb)(4) r??kbpapb/(1?kbpb?kcpc)2试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。

解：（1） a???a?b???b?a??b??c??? （控制步骤） c??c??（2） a??1?a?1b??2?b?2a?1?b?2?c?2??1（控制步骤） c?1?c??1（3）a???a?b???b?a??b?c?? （控制步骤）（4） b???b?a?b??c? （控制步骤） c??c??5.2 在pd-al2o3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为c2h4?ch3cooh?12实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.] 115℃, pacoh?200mmhg，po?92mmhg。

2pc2h4(mmhg)r0?10(mol/hr?g催化剂)570 100 195 247 315 4653.94.4 6.0 6.6 7.255.4注：1mmhg=133.322pa如反应机理设想为acoh???acoh?c2h4???c2h4?acoh?c2h4?hc2h4oac???o2?2??2o?hc2h4oac??o??c2h3oac??h2o? (控制步骤)c2h3oac??c2h3oac??h2o? ?h2o+?试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。

解：c2h4?ch3cooh?12o2?ch2cooc2h3?h2o（a）（b）（c）（e）（f） ?a?kapa?v?b?kbpb?v?c?v?f?kfpf?v ?d?ks1kakbpapb?v ?e?kep?ev?v??k2?k3par?ks2?d?c??k1pa(k2?k3pa)2r0??pa(k2?k3pa)2pc2h4(mmhg)70 100 195 247 315 465r0?10(mol/hr?g催化剂)53.94.4 6.0 6.6 7.255.41.3410?31.51 1.80 1.932.08 2.93pa作图，基本上为一直线。

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。

反应时间（h）
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
CA(mol/L)
0.9
0.61
0.42
0.28
0.17
0.12
0.08
0.045
0.03
试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据，作出CA～t的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。
1绪论
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
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：
（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），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为
所以，甲醇的全程收率为
Y总=21.25/26.82=79.24%
甲醇的单程收率为
Y单=21.25/138.4=15.36%
2反应动力学基础
2.1在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前A的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A的浓度随时间变化的数据如下：
切线的斜率为
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：
催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为3%，其余为N2,H2气体，改变进口原料气流量Q0进行实验，测得出口CO的转化率为：

第一章 绪论1。

化学反应工程是一门研究______________的科学。

(化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。

（化学反应、工程问题) 3。

_______是化学反应工程的基础.（ 三传一反)4。

化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反"中的三传是指_______、_______、_______.(传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称_______.(数学模型)7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

（累积量=输入量—输出量）8。

“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。

（D ）A ．化学反应B 。

反应工程 C. 反应热力学 D 。

反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。

（A ）A 。

能量传递 B. 质量传递 C 。

热量传递 D. 动量传递 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。

（参与反应的物质均处于同一相）2。

aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

（a p）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

（00K KK K n n n -=χ）4。

当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______，否则称为_______。

（等分子反应、非等分子反应)5。

化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K .（)()(βα+RT ）6。

《化学反应工程》课程教学大纲课程名称：化学反应工程课程类型：必修课，专业课总学时：54 讲课学时：54 实验学时：0学分：3.0适用对象：化学工程、化学工艺先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学一、课程性质、目的和任务课程性质：化学反应工程是以化学反应器原理为要紧线索，要紧研究化学反应过程需要解决的工程问题，是化工生产的龙头、关键和核心，是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科，其内容要紧涉及化学反应动力学、反应器中传递特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设计，具有高度综合性、广泛基础性和自身专门性。

课程目的与任务：一是培养学生将物理化学、传递过程、化学工艺、化工热力学、操纵工程等学科知识用之于化学反应工程学的综合能力；二是使学生把握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、开发新的反应技术和设备、解决反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力二、教学差不多要求通过本课程的教学，要使学生系统地把握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的阻碍规律，把握反应器设计、过程分析及最佳化方法。

四、课程的重点和难点绪论重点是化学反应工程的研究内容和方法。

第一章均相单一反应动力学和理想反应器重点：①化学反应动力学方程②理想反应器设计方程难点：动力学方称的建立；反应器设计运算第二章复合反应与反应器选型重点：复合反应动力学方程表达法；复合反应动力学特点分析；平推流反应器的串联和全混流反应器的串联。

难点：可逆反应吸热反应和放热反应动力学特点推导与分析；循环反应器设计方程的数学推导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFR 和CSTR反应器的优化设计运算第三章非理想流淌反应器重点：停留时刻分布的概率函数及特点值；停留时刻分布的实验测定；解决均相反应过程问题的近似法即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型的推导、结论及应用比较。

第六章习题
1.在一总长为4m的填充床中，气体以2500kg·m-2hr-1的质量流率通过床层。床层体安装直径为3mm的球形催化剂颗粒，空隙率为，气体密度为·m-3，其粘度为·m-1s-1。求床层的压降。
解
Ergun方程
2.在催化剂上进行乙腈的合成反应
C2H2+NH3→CH3CN+H2+
(A) (B) (R) (S)
dp=8010-6m，ρP=2200 kg·m-3，ρ=2 kg·m-3，μ=·s，εmf=
求床层的浓相段高度及稀相段高度。
解
计算逸出速度
设2<Re<500，
uT=Fu，Re<10，F≈1
uT=ּs-1
计算床层空隙率
当1<Re<200时，
计算浓相段高度
估算稀相段高度
3.在2题中如果要求出口气体中关键组分转化率为xAf=，催化剂用量应取多少？
答
在AMN线上，M为最大速率点，N为最小速率点
在BCD线上，C为最大速率点，D为最小速率点
第七章习题
1.在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为5110-6m，颗粒密度ρP=2500 kg·m-3，静床空隙率为，起始流化时床层空隙率为，反应气体的密度为1 kg·m-3，粘度为410-2mPa·s。
试求：
解
4在555K及下，在平推流管式反应器中进行气相反应A→P，已知进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为·s-1，动力学方程式为−rA= mol·m-3s-1为了达到95％转化率，试求：
(1)所需空速为多少?
(2)反应器容积大小?
解
5反应A+B→R+S，已知VR=，物料进料速率V0=×10-3m3min-1，cA0=cB0=5mol·m3，动力学方程式为−rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积VR=，可达到的转化率为多少?

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

绪论．1、化学反应工程是一门研究（)的科学。

（化学反应的工程问题）2。

（）和( ）一起，构成了化学反应工程的核心.〔三传;反应动力学〕3。

不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称（)。

(数学模型)4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为:( ）和（）。

5。

化学反应和反应器的分类方法很多,按操作方法分为（)操作、（)操作和（）操作.6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（)、( )和（）。

选择1。

( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。

A 化学反应B 反应工程C 反应热力学D 反应动力学，2。

（) “三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是.A 能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递3。

（)按反应器的型式来分类，高径比大于30的为A。

管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器三、判断1。

物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。

（）2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。

( ）四、简答1。

利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1.均相反应是指( ）.2。

如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时,关键组分A 的选取原则是（ )。

3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ,否则称为（ ） 。

4。

化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K 则 C K ＝( ）P K .5。

活化能的大小直接反映了( ）对温度的敏感程度。

6。

化学反应动力学方程有多种形式。

对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）.7。

-
n2 ) = 3 .200
( 5)
联立解式 (4) 和 (5) , 得到 n1 = 0 .834 , n2 = 0 .46。将此值 代入式 (3 ) 中
求得达到平衡时反应器出口物料组成为 :
组成 nA nB nP nR nS ∑
mol 0 .706 0 .166 0 .374 0 .834 0 .920 3 .000
C6 H6 + 4
1 2
O2
C4 H2 O3 + 2H2 O + 2CO2
在银催化剂上进行乙烯氧化反应生产环氧乙烷 : 即
第1章 绪 论
·7·
1 C2 H4 + 2 O2
C2 H4 O ,
C2 H4 + 3O2
2H2 O + 2CO2
进入催 化 反 应 器 中 的 气 体 组 成 为 : C2 H4 0 .15 , O2 0 .07 , CO2 0 .1 ,
CHCl
由于乙炔价格高于氯化氢, 通常使用的原料混合气中氯化氢是过量 的 , 设其过量 10 % 。若反应器出口气体 中氯乙 烯含 量为 90 % ( mol) , 试分
别计算乙炔的转化率和氯化氢的转化率。
1 - 9 乙苯脱氢反应在一绝热式固定床反应器中进行。生产流程采
用原料分离回收循环操作。某工厂生产中测得如下数据: 原料乙苯的进 料量为 100kg h , 而反应器出口物料经分析得知其中乙苯的流量 为46kg h ,
歇反应器中反应 , 测得 cA = 0 .3mol L, cB = 2 .4mol L, 问组分 P, S 浓度各为
多少 ? 以 B 为基准 , 反应物 B 的选择性、产物 P 的收率为多少 ?
解 : 反应 ( a ) 消耗的 A = ( cB 0 - cB ) = 4 .0 - 2 .4 = 1 .6mol L