文档介绍：反应工程总复****br/>一、反应工程研究的内容:
反应:
反应器的设计:选择和设计最佳的反应装置
反应机理如何,是否需要催化剂,选择什么也的催化剂,反应的T、P如何等等
绪论
二、化学反应工程学中涉及的定义:
■宏观反应过程:在工业规模的化学反应器中,化学反应过程与质量、热量及动量传递过程同时进行,这种化学反应与物理变化过程的综合称为宏观反应过程
■宏观反应动力学:研究宏观反应过程的动力学称为宏观反应动力学。
本征动力学:又称化学动力学,是在理想条件下研究化学反应进行的机理和反应物系组成、温度、压力等参数,不包括传递过程及反应器结构等参数对反应速率的影响。
宏观反应动力学与本征动力学的区别:宏观反应动力学除了研究化学反应本身以外,还要考虑到质量、热量、动量传递过程对化学反应的交联作用及相互影响,与反应器的结构设计和操作条件有关。
三、化学反应工程的研究方法
早期:经验归纳法
将实验数据用量纲分析和相似方法整理而获得经验关联式。这种方法在研究管道内单向流体流动的压力降、对流给热及不带化学反应的气液两相间的传质等方面都得到了广泛的应用。
现在:数学模拟法
反映和描述工业反应器中各参数之间的关系,称为物理概念模型,表达物理概念模型的数学式称为数学模型,用数学方法来模拟反应过程的模拟方法称为数学模拟方法。
用数学模拟方法来研究化学反应工程,进行反应器的放大与优化,比传统的经验方法能更好地反应其本质。
四、数学模型的分类:
■数学模型按照处理问题的性质可分为:
化学动力学模型、流动模型、传递模型、宏观反应动力学模型。
数学模型的简化要求
(1)不失真
(2)能满足应用要求
(3)能适应当前实验条件,以便进行模型鉴别和参数估值
(4)能适应现有计算机的能力
五、工程放大与优化
工程放大的方法主要有相似放大、经验放***和数学模型放***。
相似放***:生产装置以模型装置的某些参数按比例放大,即按照相同准数对应的原则放大,称为相似放***。
经验放***:按照小型生产装置的经验计算或定额计算,即在单位时间内,在某些操作条件下,由一定的原料组成来生产规定质量和产量的产品。
数学模型放***:
基础实
验测试
拟订过
程模型
用
电
子
计
算
机
作
方
案
研
究
制订模型测试方法及参数范围
小试
中试
模型的放大实验
比较测试结果与模型计算结果
修正基础模型
用计算机作多方案及优化设计计算
过程的基本设计
图1 数学模拟放大方法示意图
第一章均相反应动力学
第一节化学反应和工业反应器的分类
一、化学反应的分类
可逆反应
不可逆反应

单分子反应
双分子反应
三分子反应

吸热反应
放热反应

:
单一反应
多重反应
平行反应:一种反应物同时生成多中产物
A
L(目的产物)
M(副产物)
同时反应:反应系统中同时进行两个或者两个以上的反应物与产物都不相同的反应
A
L,
B
M
连串反应:反应先形成某种中间产物,中间产物又继续反应形成最终产物
A
L
M
集总反应
平行连串反应:
A + B
L
M
L + B
二、反应器类型
1. 按照操作方法分类:间歇反应器、管式及釜式连续流动反应器、半间歇反应器。
间歇反应器:反应物一次加入反应器,经历一定的反应时间达到所要求的转化率后,产物一次卸出,生产是分批进行的。如果间歇反应器中的物料由于搅拌而处于均匀状态,则反应物系的组成、温度、压力等参数在每一瞬间都是一致的,但随着操作时间或反应时间而变化,故独立变量为时间。
均相反应
非均相反应

间歇过程
连续过程(平推流,全混流,中间型)
半间歇半连续

管式及釜式连续流动反应器:反应物连续不断地加入反应器,同时产物连续不断地流出反应器,如果是定态下操作,反应物进料时的组成和流量及产物的组成和流量都不随计时器显示的时间而变。
半间歇反应器:将反应物A先放入反应器中,在一定温度和压力下,反应物B连续加入反应器,反应产物保留在反应器中,即为半间歇反应器。
2. 按流动模型分类:理想流动模型和非理想流动模型。
理想流动模型可分为平推流模型和全混流模型。