化學反應工程複習總結

一、 緒論

1．研究對象是工業反應過程或工業反應器 研究目的是實現工業反應過程的優化

2．決策變量：反應器結構、操作方式、工藝條件 3．優化指標——技術指標：反應速率、選擇性、能耗

掌握轉化率、收率與選擇性的概念

4．工程思維方法

工程問題

二、化學反應動力學

1. 反應類型：簡單反應、自催化、可逆、平行、串聯反應

基本特徵、分析判斷

2. 化學反應速率的工程表示

反應量

(反應時間)(反應區)

3. 工業反應動力學規律可表示為：

rifC(Ci)fT(T)

a) 濃度效應——n 工程意義是：反應速率對濃度變化的敏感程度。 b) 温度效應——E工程意義是：反應速率對温度變化的敏感程度。 已知兩個温度下的反應速率常數k，可以按下式計算活化能E：

三、PFR與CSTR基本方程

cAfdcxAfdxVRAA

cA01. 理想間歇：t

cxA0A0v0(rA)(rA)

E——cal/mol，j/mol T——K

R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K

cAfdcxAfdxVRAA

cA02. 理想PFR： p

cxA0A0v0(rA)(rA)

3. CSTR：

4. 圖解法

pVRcA0cAcA0xAv(rA)(rA)τ0 xAf xA

四、簡單反應的計算

n=1,0,2級反應特徵 PFR→CSTR，CSTR←PFR

PFR（間歇）

CSTR

cAfdcVRAcA0(rA) p

v0

cAcA0(1xA)

濃度、轉化率、反應時間關係式

基本關係式

n=0

m

VRcA0cA

v(rA)

cA0xAkp

cA0xAkp

n=1

n=2

k1

五、可逆反應

k2

(rA)k1CAk2CPk1CA

k2(CA0CA)

(k1k2)(CACAe)

(k1k2)CA0(xAe

xA)

温度效應： 濃度效應：

E2E1

(rA)0Teqk20xA

R]

k10(1xA)

E2E1opt E2k20xARln[]E1k10(1xA)

PFR積分式

CSTR：由基本方程導出 六、平行反應

n1

rPk1CA

， n1n2

rPrSk1CAk2CA

P（主反應） S（副反應）

CpfCA0CAf

温度效應：温度升高有利於活化能大的反應 濃度效應：濃度升高有利於級數大的反應

計算：由基本方程PFR、CSTR推出

①反應器選型與組合優化：

β~CA

P β

~XA曲線——對應面積=CP

/CA0

②最優加料方式：p163-164 平行反應

rpk1CACBA+B

rsk2CACB

n2

m2

n1m1

七、串聯反應

12

(rA)k1CA

k k

rPk1CAk2CP rSk2CP

温度效應：温度升高有利於活化能大的反應（同平行反應）

濃度效應：凡是使CP/CA增大的`因素對串連反應選擇率總是不利的。 ①串聯反應的計算

PFR

CSTR

物料衡算

CACA0ek1t

A0APS

②串聯反應的最優反應時間、轉化率與最大收率

PFR

CSTR

k1opt

xopt

xopt1e

k1opt1k1opt