化学反应工程知识点梳理

来源：用户分享时间：2025/8/8 0:52:35 本文由

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化学反应工程知识点梳理

第一章化学反应工程简介

化学反应工程是研究化学反应和工程问题的科学

动量传递、热量传递、质量传递及化学动力学，可概括为“三传一反”－－第三个里程碑。

?AA ??BB??SS??RR第二章均相反应动力学

dn（由于反应而消耗的A的摩尔数） (-rA)?-A?Vdt(单位反应区域)(单位时间)

1dnS1dnAr?(?r)??SA VdtVdt n?nn?nn?nn?n??AA0?BB0?RR0?PP0?A?B?R?P

inK0反应进度： xi?xK某反应物的转化量nK0?nK Kni0xK??该反应物的起始量nK0

转化率：

n?n0n?n0(n?n0)

?K????K nK0?nKnK0xKn0yK0xK膨胀因子：

?yK0 yi0(1?ixK)y(1?x)?yi0iKi0 yi??1??KyK0xK1??KyK0xK nA0(1?xA)n(1?xA)CA?A??CA0 VV0(1??AyA0xA)(1??AyA0xA)

E?????? kC?(RT)kPk?k0eRTAAB Elnk?lnk0? RT AA?BB?SSCA0dCA不可逆反应 kt?CACaCbAB dCAab(?rA)???kCACB dt

??(?r)?kCC????---------------------------------------------------------精

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(?rA)??dCA?(kCC)CAdtdCA均相催化反应 r ) ? CC为催化剂浓度(???kCACC Adt

R+SPA + B

自催化反应A + C → 2C + R…

n?nP0 ?P?PnA0?nA

rdCP/dtdCP单位时间内生成P的摩尔数 ???p??单位时间内消耗A的摩尔数(?rA)?dCA/dt?dCA串联反应

总收率 XP?(nP?nP0)/nA0

瞬时收率 nP?nP0S?0 nS?nS0得率yield

αA2AαSS（副）

AαPP（主）S生成的摩尔数之比，用S0表示：总选择性目的产物αPA1所生成的摩尔数与副产物 dCA（?r）?kC（?rA）（??rA,1）?(?rA,2)?(k1?k2)CA?（?r）?kCA,11AA,22A dt

??pdCP?dCS?rP??(?rA,1)??Pk1CArS???Sk2CA dt?A,1?A,1dt?A,2平行反应 ?(k1?k2)t AA0 k1k2APS（均为一级反应）

dCPdCSr??kC?kCrS??k2CP P1A2Pdtdt

串联反应

C?Ce---------------------------------------------------------精

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FR0?

xAdxCAdCAA t?C??等容过程，液相反应 A00(?r)CA0(?r) AA

第三章理想均相反应器间歇反应器(BSTR)

反应时间 V实际的反应器体积为： V? 实际

实际操作时间(operating time)

= 反应时间(t) + 辅助时间auxiliary time (t')

反应器的容积V反应体积V是指反应物料在反应器中所占的体积 ??? 进料的体积流量V = v0 (t + t') v0

VRdV反应期的容积

t?? 反应器中物料的体积流量0v为装料系数(the volume charge coefficient)，通常在0.4～0.85

平推流反应器PFR 空时

VC?CACA0xA ???A0? v0(?rA)(?rA)

xAdx50000V AxAVv0C??R?0(?r) 24?MRFA0FA0(?rA)A

全混流反应器(CSTR)

?????V???v0CA0CA0---------------------------------------------------------精

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绝热操作恒容间歇反应器的设计式为： Vm?mxA?0xAdxVtBBABR????CST FA0CA0?rA： FA0CA00?rAR:

xAPFPPA

R: 0变温平推流反应器 A0A0A

化学反应工程研究的目的是实现工业化学反应过程的优化全混流

?xAm?xAm?1?xA1?0xA2?xA1 VR?v0CA0???...??kC(1?x)kC(1?x)kC(1?x) A1A0A2A0Am??A0 平推流 AiAi?1Ai?1Ai?VRv0?1?xAi?11?? ????0(i?1,2,.....m?1)?xAik?(1?xAi)21?xAi?1?AiAi?1

k2ln(k1/k2)Ck多级CSTR串联的优化Pmax 1k2?k1?opt?XPmax??()k1?k2 CA0k2对于一级不可逆反应应有 C1XPmax?Pmax?11 CA02??2opt[(k2/k1)?1] k1k2

?????V?dx?????r?FCx?x1?xx?x?1?xUATmV(?rA)(??Hr)UA?T(1?)?(T0?)v0?cPv0?cPv0?cP UATUAQr?T(1?)?(T0? m)v0?cPv0?cPPFR ：同间歇釜

xAdxxAdxxAdxAAAt?C?C?C A0xA0xA0x?EnA0(?r)A0kCA0nnAAＣＳＴＲ： k0eRTCA0(1?xA)

xA1 t?I(xA)dxAn?1xk0CA0 A0全混流反应器的热衡算方程 2?dx?D(?rA)2A ?FA0dxA?(?rA)dVP?(?rA)Ddldl4FA04 ????---------------------------------------------------------精--------------------------------------------------------------------- 品文档精品文档就在这里

F(t)??E(t)dt? t

第四章 0 非理想流动

停留时间分布 ?(t?t)2E(t)dt?t2?0??

E(t)dt 0 方差

???0(t?t)2E(t)dt??t2E(t)dt?t0?2?0 t?t?E(t)??? t?t?0 t?t?2t??0 t?tF(t)???1 t?t???(t?t)2E(t)dt?(t?t)2?00 PFR

停留时间分布函数

CSTR

F(t)?1?e1E(t)?ett??t?tt

E(t)=P{t

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层流流动

轴向扩散模型

最大

?t2?t2rrF(t)?()2[2?()2]RR???2??2?1.0?t2t2EE?2(z)?2(z)2(1?e?uL/EZ)uLuL21??2()2(1?e?Pe)PePe品

文

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