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1、化学反映工程学问点郭锴主编1、化学反映工程学不但争论化学反映速率与反映条件之间关系，即化学反映动力学，并且着重争论传递过程对宏观化学反映速率影响， 争论不同类型反映器特点及其与化学反映成果之间关系。2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预解决、化学反映过程和产物后解决这三个某些，而化学反映过程是整个化工生产核心。3. 化学反映工程根本争论方法是数学模型法。数学模型法是对简单、难以用数学全面描述客观实体，人为地做某些假定，设想出一种简化模型，并通过对简化模型数学求解，到达运用简朴数学方程描述简单物理过程目。模型必要具备等效性，并且要与被描述实体那一方面特性相像；模型必要进展合理简化，简化
2、模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。4. 反映器按型式来分类可以分为管式反映器、槽式反映器釜式反映器和塔式反映器。5 反映器按传热条件分类，分为等温反映器、绝热反映器和非等温非绝热反映器。第一章 均相单一反映动力学和抱负反映器1、当前普遍使用核心组分 A 转化率来描述一种化学反映进展限度，其定义为：转化了的A组重量n- nx=AA组分的起始量A0AnA02、化学反映速率定义严格定义为单位反映体系内反映限度随时间变化率。其数学表达式为r = 1 dx 。V dt3 、 对于反映 A + 2B = 3C + 4D ， 反映物 A消耗速率表达式为- r= -1 dnA；反映产物C 生成速率
3、表达式为： r1 dn=CAVdtCVdt4. 反映动力学方程：定量描述反映速率与影响反映速率之间关系式称为反映动力学方程。大量试验表白，均相反映速率是反映物系构成、温度和压力函数。5. 阿累尼乌斯关系式为kC度变化敏感限度。= ke - RT ，其中活化能反映了反映速率对温 CE06、半衰期：是指转化率从 0 变为 50%所需时间为该反映半衰期。7、反映器开发大体有下述三个任务：依照化学反映动力学特性来选取适当反映器型式；结合动力学和反映器两方面特性来拟定操作方式和优化操条件；依照给定产量对反映装置进展设计计算，拟定反映器几何尺寸并进展评价。8. 在停留时间相像物料之间均匀化过程，称之为简朴
4、混合。而停留时间不同物料之间均匀化过程，称之为返混。9. 依照返混状况不同反映器被分为如下类型：间歇反映器、抱负置换反映器又称平推流反映器或活塞流反映器、全混流反映器又称为持续操作充分搅拌槽式反映器。10. 反映器设计计算所涉及根本方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式，其中物料衡算所针对具体体系称为体积元。11、停留时间又称接触时间，用于持续流淌反映器，指流体微元从反映器入口到出口经受时间。在反映器中，由于流淌状况不同，物料微元从反映器入口到出口所经受时间或许是各不相像，存在一种分布， 称停留时间分布。各流体微元从反映器入口到出口所经受平均停留时间称为平均停留时间。12. 空
5、间时间是指反映器有效容积与流体特性体积流率之比值。13. 抱负置换反映器平推流反映器是指通过反映器物料沿同一方向以相像速度向前流淌，向活塞同样在反映器中向前平推，故又称为活塞流或平推流反映器。14. 为了表征反映物系体积变化给反映速率带来影响，引入两个参数， 膨胀率和膨胀因子。15、膨胀因子物理意义为：核心组分A 消耗 1mol 时，引起反映物系aI量变化量。表达式： d=， 总物质量跟膨胀因子关系为A(-a )An = n+ nxdtt 0A0A其次章 复合反映与反映器选型1、三种抱负反映器中，间歇反映器和平推流反映器完全没有返混， 全混流反映器返混到达极大限度。2、反映器选型，其实就是依照
6、不同反映特性，选取适当这种反映类型操作方式。3、对某个具体反映，选取反映器、操作条件和操作方式重要考虑化学反映自身特性与反映器特性，最终选取依据将取决于全部过程经济性。4、过程经济性重要受两个因素影响，一是反映器大小，二是产物分布。5、拟定反映器型式不但要考虑反映级数，并且要考虑过程进展限度， 即转化率凹凸；级数越高，规定转化率也高，这时应承受平推流反映器；假设反映器只能承受釜式构造，则承受多釜串联，使之尽量接近平推流。6、平推流反映器并联各支路空间时间相像时最终转化率最高或者到达肯定转化率所需反映器体积最小。7、个平推流反映器串联操作，其总体积 单个平推流反映器所能获得转化率相像。与一种具体
7、体积为8、多釜串联反映器，由于釜间无返混，使返混限度削减，当N 时， 多釜串联全混反映器组操作就相称于平推流反映器。9、可逆反映速率总是随着转化率上升而削减。可逆吸热反映速率总是随着温度上升而加快；而可逆放热反映按最正确温度曲线操作时速率最大。10、反映物能同步进展两个或两个以上反映，称为平行反映。连串反映是指反映产物能进一步反映成其她副产物过程。第三章 非抱负流淌反映器1、按返混限度不同，可将反映器提成如下三类：1完全不返混型反映器、充分返混型反映器和某些返混型反映器。2、停留时间分布函数 Fx：是指当物料以稳定流量流入反映器而不发生化学变化时，在流出物料中停留时间不大于 t 物料占总流出物
8、分率。3、示踪法中入口物料输入示踪剂称为鼓励，在出口处获得示踪剂随时间变化输出讯号称为响应。第四章 气固相催化反映本征动力学1、催化反映过程特性（1） 催化剂变化反映历程，变化反映速率，其自身在反映先后没有变化。（2） 对可逆反映，催化剂不会变化反映物质最终所能到达平衡状态。（3） 对任何一种可逆反映，催化剂既会加快正反映速率，也必将以同样倍数加快逆反映速率。（4） 催化剂对反映过程有良好选取性。2、固体催化剂涉及催化活性物质、载体、助催化剂和抑制剂。一种好固体催化剂必要具备高活性、高选取性、高强度和长寿命等特点。3、助催化剂类型可分为构造型催化剂和调变型催化剂。4、制备固体催化剂，经枯燥后，
9、都需要高温煅烧，其目是：1除掉易挥发组分，保证肯定化学构成，从而使催化剂具备稳定活性；2使催化剂保持肯定晶型、晶粒大小、孔隙构造和比外表积；3提高催化剂机械强度。5、催化剂性能重要涉及活性、选取性和寿命。对催化剂性能影响最大物理性质重要是比外表积、孔体积和孔体积分布。6、比外表积：单位质量催化剂具备外表积称为比外表积7、活性中心：是指化学吸附只能发生于固体外表那些能于气相分子起反映原子上，一般把该类原子称为活性中心。8、组分 A 吸附率是指固体外表被A 组分掩盖活性中心数与总活性中心数之比。9、焦姆金吸附模型以为一般吸附活化能随掩盖率增长而增大，脱附活化能随掩盖率增长而减小。10、本征反映速率
10、方程推导方法假定反映机理，即拟定反映所经受环节；拟定速率掌握环节，该环节速率即为反映过程速率，依照速率掌握环节类型，写出该环节速率方程；非速率掌握环节均到达平衡。假设为吸附或解析环节，列出兰格缪尔吸附等温式，假设为化学反映，则写出化学平衡式；运用所IV列平衡式与 q +q= 1，将速率方程中各种外表浓度变换为气相组分分压函数，即得所求反映速率方程。11、催化剂在使用之前一般需要活化。催化剂外表活化过程可以除去吸附和沉积外来杂质，并且可以变化催化剂性质，在空气中会不久起来变化催化剂必要在卸出之前留神地使之钝化。12、以颗粒催化剂体积为基准平均反映速率称为宏观反映速率。宏观反映速率还受催化剂颗粒大
11、小、外形以及气体集中过程影响。宏观反映速率与其影响因素之间关系称为宏观动力学。13、对于流体与催化剂外外表间持续稳定传质过程，反映组分 A 在单位时间内由气相主体集中到颗粒外外表上量应当等于 A 组分在催化剂中反映掉量。14、催化剂失活类型和因素很简单，大体可以分为三类：构造变化、物理中毒和化学中毒。15、工业上解决失活问题方法：1改进催化剂；2承受“中期活性”或安全系数设计反映器；3严格掌握操作条件；4优化操作，以弥补失活导致生产力量下降。第 5 章 气固相催化反映宏观动力学1、催化剂颗粒内气体集中类型有分子集中容积集中、克努森集中、和综合集中。2、对于一种持续稳定外集中过程，反映组分A 在
12、单位时间内由气相主体集中到颗粒外外表上量应当等于A 组分在催化剂中反映掉量。3、坦克莱数物理意义为化学反映速率与外集中速率之比。4、西勒模数实质上是以颗粒催化剂体积为基准，最大反映速率与最大内集中速率比值。西勒模数反映反映速率、内集中速率对过程影响限度参数。5、西勒模数值越小，说明集中速率相对与反映速率越大，宏观反映速率受集中影响越小，过程属反映动力学掌握。6、催化剂失活因素涉及构造变化、物理中毒和化学中毒。7、解决催化剂失活方法：改进催化剂；承受合理安全系数设计反映器、严格掌握操作条件；优化操作条件。8、有效因子物理意义h = 催化剂内实际反响速率催化剂内无浓度差时的反响速率第 6 章 气固
13、相催化反映固定床反映器1、体积当量直径dv：与颗粒具备相像体积球体直径称为该颗粒体积当量直径。2、比外表当量直径：与颗粒具备相像比外表积球体直径称为比外表积当量直径。3、对于热效应大反映过程，传热和控温是固定床技术难点和核心所在。4、固定床反映器特点：（1） 催化剂不易磨损并且可长期使用；（2） 床层内流体接近平推流，生产力量较强；（3） 停留时间可以掌握、温度分布可恰当调整，有助于到达高转化率和高选取性；（4） 传热较差，催化剂载体又往往是导热不良物质，而化学反映常伴有热效应，反映速率对温度敏感性强；（5） 更换催化剂时必要停顿生产。5、流化床反映器特点是：（1） 颗粒剧烈搅动和混合，整个床
14、层处在等温状态，可在最正确温度点操作；（2） 传热强度高，适于强吸热或放热反映过程；(3)颗粒比较细小，有效系数高，可削减催化剂用量；（4） 压降恒定，不易受异物堵塞；（5） 返混较严峻，不适于高转化率过程；（6） 为避开沟流、偏流等，对设备精度规定较高。7、依照气体冷却或加热方式不同，多段绝热式反映器可分为中间间接换热式和冷激式等类型。8、多段绝热式反映器是筒体内放置几次搁板，搁板上放置催化剂， 层与层之间设立气体冷却或加热装置。9、在设计固定床反映器时应做到尽量大生产强度，即单位床层生产力量大；气体通过床层阻力小，构造简朴，操作稳定性好，运营牢靠，修理以便。第 7 章气固相催化反映流化床反
15、映器1、当流体自下而上通过积存有固体颗粒床层时，床层内颗粒必将受到流体对颗粒浮力、流淌流体对颗粒产生曳力以及颗粒自身重力影 响。当颗粒受到升力浮力和曳力之和不大于颗粒自身重量时，颗粒在床层内静止不动，流体有颗粒之间空隙通过，此时床层称为固定床。2、随着流体流量增长，颗粒受到曳力也随着增长。假设颗粒受到升力正好等于自身重量时，颗粒受力处在平衡状态，故颗粒将在床层内作上下、左右、先后剧烈运动，这种现象被称为固体流态化，整个床层称为流化床。3、当流速进一步增大，颗粒受到升力不不大于自身重量时，颗粒将随流体一起运动而被带出床层。这种状态称为移动床。4、随着流体流量加大，床层内空隙率增大，颗粒之间间距加大，而颗粒在床层中分布均匀，流体根本上以平推流形式通过床
