化学反应工程复习+公式指导.doc

. -化学反响工程复习总结一、知识点1.化学反响工程的研究对象与目的，研究容。化学反响工程的优化的技术指标。2.化学反响动力学转化率、收率与选择性的概念。反响速率的温度效应和活化能的意义。反响速率的浓度效应和级数的意义。3.理想反响器与典型反响特征理想反响器的含义。等温间歇反响器的根本方程。简单不可逆反响和自催化反响的特征和计算方法。可逆反响、平行反响和串联反响的动力学特征和计算方法。4.理想管式反响器管式平推流反响器的根本方程典型反响的计算。停留时间、空时和空速的概念。膨胀因子和膨胀率的概念。5.连续流动釜式反响器全混流模型的意义。全混流反响器的根本方程全混流反响器的计算。循环反响器的特征与计算方法。返混的概念、起因、返混造成的后果。返混对各种典型反响的利弊及限制返混的措施。6.停留时间分布与非理想流动停留时间分布的意义，停留时间分布的测定方法。活塞流和全混流停留时间分布表达式，固相反响的计算方法。多釜串联模型的根本思想，模型参数微观混合对反响结果的影响。7.反响器选型与操作方式简单反响、自催化和可逆反响的浓度效应特征与优化。平行反响、串联反响的浓度效应特征与优化。反响器的操作方式、加料方式。8气固催化反响中的传递现象催化剂外部传递过程分析，极限反响速率与极限传递速率。Da和外部效率因子的定义及相互关系。流速对外部传递过程的影响。催化剂部传递过程分析，和部效率因子的定义及相互关系。扩散对表观反响级数及表观活化能的影响。一级反响外效率因子的计算。外传递阻力的消除方法。9.热量传递与反响器热稳定性定态、热稳定性、临界着火温度、临界熄火温度的概念。催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。全混流反响器、管式固定床反响器热稳定条件。最大允许温差。绝热式反响器中可逆放热反响的最优温度分布。. . word.zl-. -二、具体容解析一、 绪论1 研究对象是工业反响过程或工业反响器研究目的是实现工业反响过程的优化2 决策变量：反响器构造、操作方式、工艺条件3 优化指标技术指标：反响速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念反响器型式操作方式操作条件工程因素TC反响结果r，b工程问题动力学问题4 工程思维方法二、化学反响动力学1. 反响类型：简单反响、自催化、可逆、平行、串联反响根本特征、分析判断2. 化学反响速率的工程表示3. 工业反响动力学规律可表示为：a) 浓度效应n 工程意义是：反响速率对浓度变化的敏感程度。b) 温度效应E工程意义是：反响速率对温度变化的敏感程度。两个温度下的反响速率常数k，可以按下式计算活化能E：Ecal/mol，j/molTKR = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K三、PFR与CSTR根本方程1. 理想间歇：2. 理想PFR： 3. CSTR：4. 图解法0 xAf xA/cA0四、简单反响的计算n=1,0,2级反响特征浓度、转化率、反响时间关系式PFRCSTR，CSTRPFR根本关系式PFR间歇CSTRn=0n=1n=2五、可逆反响 A Pk1k2123TxAT温度效应：浓度效应：PFR积分式CSTR：由根本方程导出六、平行反响P主反响k1S副反响k2A， 温度效应：温度升高有利于活化能大的反响浓度效应：浓度升高有利于级数大的反响计算：由根本方程PFR、CSTR推出反响器选型与组合优化：CA曲线对应面积=CPXA曲线对应面积=CP/CA0最优加料方式：p163-164平行反响 P A+B S 七、串联反响k1k2A P S温度效应：温度升高有利于活化能大的反响同平行反响浓度效应：但凡使增大的因素对串连反响选择率总是不利的。串联反响的计算PFRCSTR物料衡算 串联反响的最优反响时间、转化率与最大收率 PFRCSTR 八、自催化反响AP PP反响器组合优化九、变分子反响空速SV的物理意义与因次膨胀率的定义膨胀因子的物理含义变分子反响中停留时间t与空时的大小关系十、循环反响器的计算十一、返混1. 不同年龄的物料相互之间的混合返混CSTR一样年龄的物料相互之间的混合混合间歇反响器2. 返混的起因：空间上的反向流动不均匀的速度分布3. 返混的结果：反响器的浓度变化4. 改善措施：分割横向分割和纵向分割5. 和含义6. 数学期望与方差无因次方差7. CSTRPFR 和8. 固相反响的计算9. 微观混合对反响结果的影响(1) 大于一级的反响，上凹曲线，不利(2) 小于一级的反响，下凹曲线，有利(3) 一级反响的情况，线性关系，无关绝热温升十五、热量传递与反响器的热稳定性1. 定态条件热稳定条件 2. 放热曲线与移热曲线，影响因素。多态A、B、C点的稳定性3. 最大允许温差 . . word.zl-. -三、名词解释优化的经济指标：1.技术上是可行的；2.经济上的合理的；3.生产的平安程度。生产本钱中原料费用比例大小已成为现代工业生产过程先进性的重要标志。三个决策变量：1.构造变量；2.操作方式。3.工艺条件。反响器的操作方式按其操作连续性可以分为间歇操作，连续操作和半连续操作。工业反响过程开发就其核心问题而言，需要解决三方面的问题；1.反响器的合理选型；2.反响器操作的优选条件；3.反响器的工程放大。均相反响应当满足的两个条件：1.反响系统可以成为均相；2.预混合过程的时间远小于反响时间.活化能的工程意义是反响速率对反响温度敏感程度的一种度量。活化能越大，说明反响速率对温度变化愈敏感，即温度的变化会使反响反响速率发生较大的变化。反响级数的工程意义是表示反响速率对于反响物浓度变化的敏感程度。反响级数的上下并不单独决定反响速率的大小，但反响了反响速率对浓度的敏感程度。级数越高，浓度变化对反响速率的影响越大。P34反响器设计根本方程：反响器设计的根本方程包括反响动力学方程式。物料衡算方程式、热量衡算方程式和动量衡算方程式。反响动力学方程式是化学反响器设计的根底。自催化反响指的是反响产物本身具有催化作用，能加速反响的进展。自催化反响的特性是自催化反响必须参加微量产物才能启动。平行反响选择率的温度效应是：提高温度有利于活化能高的反响；反之，降低温度那么有利于活化能低的反响。平行反响选择率与反响物浓度的关系：提高反响物浓度CA,有利于级数高的反响；反之，降低反响物浓度CA,那么有利于级数低的反响。空时、空速和停留时间:空时又称空间时间，其定义为反响器体积VR与流体进反响器的体积流量v0的比值。空速是空时的倒数，其物理意义是单位时间单位反响器体积所能处理进口物料的体积。停留时间指的是反响物料从进入反响器时算起到离开反响器时为止所经历的时间。表征反响前后分子数变化程度的方法有膨胀率法和膨胀因子法。膨胀率的定义：是反响组分A全部转化后系统体积变化的分率。膨胀因子：是原料A消耗1摩尔时，反响系统总物质的量的变化。返混：停留时间不动的物料之间的混合，称为逆向混合或返混。返混的原因：1.设备中存在不同尺度的环流；2.不均匀的速度分布。主要措施是分割。1停留时间分布的表达有停留时间分布密度和停留时间分布函数。2停留时间分布密度，以fx来表达。其定义为，在定常条件下的连续流动系统中，对于某一瞬间t=0时流入反响器的物料，在反响器出口流体物料中停留时间介于t与t+dt之间的物料所占的分率应为ftdt。3停留时间分布函数，以F(t)表示。其定义为，在定常态下的连续流动系统中，相对于t=0瞬间流入反响器的物料，在反响器出口物料流中停留时间小于t的物料所占的分率。4停留时间分布的实验测定：停留时间分布通常由实验测定，主要方法是应答技术，即用一定的方法将示踪物参加反响器进口，然后在反响器出口物料中检测示踪物的信号，以获得示踪物在反响器中停留时间分布规律的实验数据。5示踪物的输入方法有阶跃注入法、脉冲注入法及周期输入法等。6示踪物的根本要求：1.示踪物必须与进料具有一样或非常接近的流动性能，两者应具有尽可能一样的物理性质。2.示踪物要具有易于检测的特殊物质，而且这种物质的检测愈灵敏、愈简捷，试验结果就越准确。3.示踪物不能与反响物料发生化学反响或被吸附，否那么就无法进展对示踪物的物料衡算。4.用于多相系统检测的示踪物不发生由一相转移到另一相的情况。连续反响过程的考察方法：在同一个连续釜式反响器中分别进展均相反响和固相反响采用的是完全不同的两种分析方法。两种方法的根本区别在于考察的对象不同；均相反响是以反响器作为考察对象，而固相反响那么以反响物料为考察对象。滴际混合：是指液滴合并、再分散过程起到了液滴之间的相互混合的作用，称为滴际混合。扩散模型:扩散模型是一种适合于返混程度较小的非理想流动的流动模型。所谓扩散模型即是仿照一般的分子扩散系数来表征反响器的质量传递，用一个轴向有效扩散系数De来表征一维的返混。也就是把具有一定返混的流动简化为在一个平推流流动上叠加一个轴向的扩散。它是基于如下的根本假设：1. 沿着与流体流动方向垂直的每一个截面上具有均匀的径向浓度；2. 在每一个截面上和沿流体流动方向，流体速度和扩散系数均为一恒定值3. 物料浓度是流体流动距离的连续函数。多级全混流模型多级全混流模型是假设一个实际设备中的返混情况等效于假设干级全混釜串联式的返混。化学反响工程研究的目的是实现工业化学反响过程的优化。所谓优化，就是在一定的围，选择一组优惠的决策变量，使过程系统对于确定的目标到达最优状态。工业反响过程的经济收益是评价生产过程的主要优化目标。1.自催化反响的优组合 (CSTR+PFR)答：最优反响器组合是先用一个全混流反响器，控制在最大速率点处操作，然后接一个平推流反响器，到达高转化率以充分利用原料。2.串联反响，应选择怎样的反响器？答：返混对于串联反响工程的选择率是不利因素，因而平推流反响器或多级串联全混流反响器的选择率总是优于全混流反响器。任何使反响器反响器Cp增大和原料CA减小的措施者不利于串联过程选择率的提高。PFR或间歇反响器1.气固催化反响步骤在多孔性催化剂上进展的答：反响物从气流主体扩散到催化剂颗粒外外表反响物从颗粒外外表经催化剂的孔扩散到颗粒的外表反响物在颗粒外表上进展化学反响反响产物从孔深处的孔口逆向扩散反响产物从催化剂外外表扩散打返回气流主体2.三种温度和三种浓度。答：三种温度：1流体主体的温度Tb；2催化剂颗粒外外表上温度Tes；3催化剂颗粒外表上的温度Tis三种浓度：1流体主体中的浓度Cb;(2)催化剂颗粒外外表上浓度Ces；3催化剂颗粒外表上的浓度Cis只有当外传递的阻力降低到很低以至可以忽略不计时，上述三个温度和浓度才会趋于一致，即CbCesCis; TbTesTis.3.极限反响速率和极限传质速率。答：1为极限反响速率。其物理意义是传质过程影响可以忽略不计时的反响速率，是气固催化反响是所能到达的最大的可能反响速率。 2Nlim=kgaCb Nlim为极限传质速率 颗粒外部传质速率： 在气流主体浓度Cb恒定条件下，当Ces趋于0时，传质速率趋于它的极限值Nlim。4.达姆克勒准数的物理意义：极限反响速率与极限传质速率之比。5.准数西勒准数是表征扩散过程对化学反响影响的一个重要参数，其物理意义：值大，意味着极限反响速率大于极限颗粒扩散速率，扩散影响大。反之，扩散影响小。6.热稳定性和参数灵敏性的概念。答：1参数灵敏性指的是个有关参数如流量，进口温度和冷却介质温度等微小调整时，反响器温度或反响结果变化的多少。2热稳定性：两者区别：热稳定性是对微小的短暂扰动而言的，参数灵敏性那么是对对微小的但是持久的调整而言的。7.催化剂颗粒要维持定态操作就必须使颗粒外表上的反响放热速率等于颗粒向周围流体的传热速率，这就是催化剂颗粒温度的定态条件。8. 定态稳定条件 即移热线的斜率大于放热线的斜率是定态稳定的必要条件，称为斜率条件. . . word.zl-