化学反应工程知识点回顾.docx

化学反应工程知识点回顾.docx

《化学反应工程知识点回顾.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应工程知识点回顾.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学反应工程知识点回顾

第一章知识点

1.化学反应工程学的范畴和任务

2.化学反应工程学的基本方法

3.化学反应工程学的学科系统和编排

第二章均相反应动力学基础知识点

1、概念:

①化学计量方程：

反应物-，产物+

②化学反应速率

等温定容反应

反应速率之比等于各计量系数的比值。

③反应转化率

反应程度

膨胀因子

δA关键组分A的膨胀因子

物理意义：

每反应掉一个摩尔A所引起反应体系总摩尔数的变化量。

④反应速率方程:

反应级数a、b由实验确定

k遵循Arrhenius方程

2、单一反应的速率方程

重点：

求取动力学参数

1）不可逆反应

微分方程:

积分方程:

2）可逆反应

微分方程:

反应平衡时：

3）均相催化反应

微分方程

积分方程

4）自催化反应

当CA=CM0/2时，反应速率最大

3、复合反应:

平行反应

串联反应

总收率

选择性

第三章理想反应器

1返混的基本定义

2几个时间的定义

反应持续时间tr－－在间歇反应器中反应达到一定转化率所需时间（不包括辅助时间）。

停留时间t－－连续流动反应器中流体微元从入口到出口所经历的时间。

空间时间τ－－反应器有效体积VR和反应流体入口条件下体积流率V0之比。

（假设时间）

空间速度（空速）Sv[时间－1]－－单位时间内投入到反应器中的物料的标准体积与反应器有效容积或催化剂体积之比。

3间歇反应器、全混流反应器和平推流反应器的基本设计方程（重点）

4多级串联反应器、循环反应器的基本设计方程

5选择性、收率的定义以及与转化率三者之间关系，操作条件（反应级数大小与活化能高低）选择

第四章知识点小结

1.停留时间分布函数及其特征值

停留时间分布函数F（t）

定义：

当物料以稳定的流量流入反应器而不发生化学变化时，在流出物料中停留时间小于t的物料占总流出物的分率。

停留时间分布密度函数E（t）

定义：

在定常态的连续流动系统中，相当于某瞬间t=0进入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t～t+dt的那部分粒子所占的分率为。

解释：

同时进入反应器的N个流体粒子中，停留时间为t～t+dt的dN个流体粒子占总粒子数N的分率记作：

平均停留时间t--数学期望--在停留时间分布密度函数E（t）中，时间对坐标原点的一次矩

。

散度--方差

在停留时间分布密度函数E（t）中，时间对平均停留时间离差平方的数学期望。

2.停留时间分布函数的实验测定

阶跃法，在某一瞬间t=0，将系统中作定常流动的流体切换成含有示踪剂A的流体（浓度为CA0），切换后保持系统的流动模式不变，并在切换成第二流体的同时，在系统出口处检测出口物料中示踪剂浓度变化

计算公式：

见例4-1

脉冲法原理及其应用，瞬间注入示踪剂，观察响应曲线

计算公式见例4-2

3.对比时间表示停留时间分布

4.理想反应器的停留时间分布规律

当完全没有返混时，对比时间方差为0

当返混达到极大程度时，对比时间方差为1

当返混介于二者之间时，即非理想流动时，对比时间方差介于0和1之间。

用来判断反应器内的流型，并判断其偏离理想流动的程度。

5.非理想流动模型

凝集流模型，

多级串联槽模型，

反应器是由若干大小相等的全混流反应器串联而成。

这些全混流反应器之间没有返混，没有反应。

定常态操作。

对比时间方差为N倒数

轴向扩散模型。

物理模型：

主体流动为平推流，但叠加一涡流扩散。

涡流扩散遵循费克扩散定律且在整个反应器内扩散系数为常数。

第五章气固催化反应宏观动力学

1.气固相催化过程基本概念

非均相催化反应速率表达

气固相催化反应的7个步骤、3个过程

2.固体催化剂

固体催化剂组成与要求

催化剂的比表面积、孔体积和孔体积分布，固体密度，颗粒密度，孔隙率等

3.气固相催化反应本征动力学

本征：

完全没有扩散影响的，单纯的反应物及产物在催化剂表面吸附脱附反应过程。

其动力学表达为本征动力学。

兰格缪尔吸附模型；

•基本假定：

催化剂表面活性中心的分布是均匀的；

吸、脱附活化能与表面覆盖率无关；

每个活性中心只能吸附一个分子；

吸附的分子之间互不影响。

称为理想吸附模型。

焦姆金（ТЕМКИН）吸附模型

与Langmuir吸附模型不同，ТЕМКИН模型认为吸附及脱附活化能与表面覆盖率呈线性关系。

弗鲁德里希（Freundlich）吸附模型

比焦姆金吸附模型更进一步，Freundlich模型认为吸附及脱附活化能与表面覆盖率并非呈线性关系，而是对数关系

表面化学反应的表达；

目的：

定义被吸附在催化剂活性中心上的反应物之间的反应速率。

将被催化剂活性中心吸附的反应物之间进行的化学反应通常被认为是基元反应，其速率表达符合质量作用定律。

双曲线型本征动力学方程；

看ppt

反应动力学的测定及其反应器

确定本征动力学重要的是消除内外扩散的影响。

内扩散影响的消除：

将催化剂破碎，当用不同粒度的催化剂颗粒测定的动力学数据一致时，认为消除了内扩散的影响。

外扩散影响的消除：

改变通过催化剂床层气体的线速度，减小气膜阻力。

当气体线速度对反应动力学不产生影响时，认为消除了外扩散的影响。

在消除了内外扩散的影响后，通过实验室反应器测定动力学数据，利用实验数据进行模型识别和参数估值得到动力学方程。

利用统计学原理进行检验。

目前测定动力学数据的有效工具为无梯度反应器。

所谓无梯度，意为既没有温度梯度，又没有浓度梯度。

利用循环反应器的原理设计。

4.催化剂颗粒内气体扩散

分子扩散与努森（Knudson）扩散

二元组分的分子扩散系数

综合扩散

有效扩散

5.气固相催化反应等温宏观动力学

宏观动力学定义：

在本征动力学的基础上叠加了内外扩散的影响。

有效因子η

球型催化剂上等温宏观动力学，看ppt

Thiele模数的物理意义

其它形状催化剂的等温宏观动力学方程看ppt

内扩散对表观活化能与表观反应级数的影响

•对一级反应：

反应级数不变

•对二级反应：

为1.5级

•对0.5级反应：

为0.75级

•结论：

在内扩散影响严重的情况下，表观反应级数都向一级靠拢。

原因：

扩散过程为线性关系，相当与一级反应

催化剂失活与模型看ppt

第六章固定床与流化床反应器

了解固定床与流化床反应器的概念，优缺点，类型等基础问题