常州大学化学反应工程考试.docx

化学反应工程化学反应工程学是一门研究涉及化学反应的工程问题的学科。化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且，着重研究传递过程对化学反应速率的影响；研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。化学反应和反应器的分类：按反应系统涉及的相态分类，分为均相反应，包括气相均相反应和液相均相反应。非均相反应，包括气—固相，气—液相，气—液—固相反应等。按操作方式分类，分为间歇操作，是指一批物料投入反应器后，经过一定时间的反应再取出的操作方法。连续操作，指反应物料连续地通过反应器的操作方式。半连续操作，指反应器中的物料，有一些是分批地加入或取出，而另一些则是连续流动通过反应器。按反应器型式来分类，分为管式反应器，一般长径比大于30槽式反应器，一般高径比为1—3塔式反应器，一般高径比在3—30之间按传热条件分类，分为等温反应器，整个反应器维持恒温，这对传热要求很高。；绝热反应器，反应器与外界没有热量交换，全部反应热效应使物料升温或降温。；非等温、非绝热反应器，与外界有热量交换，但不等温。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。化学反应式：7、转化率：一个化学反应进行的程度。8、化学反应速率：反应速率定义为单位反应体积内反应程度随时间的变化率nA：反应体系内，反应物A的摩尔数；V：反应体积t：时间例题：9、反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。10、动力学方程：： cA，cB：A，B组分的浓度 mol.m-311、阿累尼乌斯关系：12、kc0：指前因子，又称频率因子，与温度无关，具有和反应速率常数相同的因次。E：活化能，[J·mol-1]，从化学反应工程的角度看，活化能反映了反应速率对温度变化的敏感程度。13、反应级数：m，n：A，B组分的反应级数，m+n为此反应的总级数。14、15、对一级不可逆反应，恒容过程，有：16、半衰期：定义反应转化率达到50%所需要的时间为该反应的半衰期。除一级反应外，反应的半衰期是初始浓度的函数。17、定义反应转化率达到50%所需要的时间为该反应的半衰期。除一级反应外，反应的半衰期是初始浓度的函数。18、二级反应：19、动力学方程表现的是化学反应速率与反应物温度、浓度之间的关系。而建立一个动力学方程，就是要通过实验数据回归出上述关系。20、积分法：例如：一级反应：例题1：等温条件下进行醋酸 (A)和丁醇(B)的醋化反应：CH3COOH+C4H9OH=CH3COOC4H9+H2O醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和1.16kmolm-3。测得不同时间下醋酸转化量如表所示。试求反应的速率方程。第一步；题目没有交代这个反应是几级反应，所以设这个反应是几级反应将实验数据分别按0、1和2级处理并得到t-f(cA)的关系21、化学反应器设计基础：物料衡算方程22、23、24、停留时间t和平均停留时间 停留时间又称接触时间，用于连续流动反应器，指流体微元从反应器入口到出口经历的时间。25、空间时间τ其定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值。即26、空间时间是一个人为规定的参量，它表示处理在进口条件下一个反应器体积的流体所需要的时间。27、空间速度SV：空速的一般定义为在单位时间内投入单位有效反应器容积内的物料体积。28、返混：如果发生混合前的物料在反应器内停留时间不同，反应程度就不同，组成也不会相同。混合之后的物料组成与混合前必然不同，反应速率也会随之发生变化，这种发生在停留时间不同的物料之间的均匀化过程。29、按返混情况不同反应器被分为以下四种类型：①、间歇反应器:在反应器中物料被充分混合，但由于所有物料均为同一时间进入的，物料之间的混合过程属于简单混合，不存在返混。②、平推流反应器：在连续流动的反应器内物料允许作径向混合（属于简单混合）但不存在轴向混合（即无返混）。③、全混流反应器：连续操作的充分搅拌槽型反应器（简称全混流反应器）。在这类反应器中物料返混达最大值。④、非理想流反应器：物料在这类反应器中存在一定的返混，即物料返混程度介于平推流反应器及全混流反应器之间。30、间歇反应器：反应物料一次投入反应器内，在反应过程中不再向反应器内投料，也不向外排出，待反应达到要求的转化率后，再全部放出反应物料。31、间歇反应器特点：①由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各位置的物料温度、浓度都相同；②由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物料在反应器中停留时间相同，不存在不同停留时间物料的混合，即无返混现象；③出料组成与反应器内物料的最终组成相同；④为间歇操作，有辅助生产时间。一个生产周期应包括反应时间、加料时间、出料时间、清洗时间、加热（或冷却）时间等。32、间歇反应器设计方程：恒容条件下：33、间歇反应器内为达到一定转化率