第1章 应用化学反应动力学及反应器设计基础-sun.pdf

第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础 第一节 化学反应和工业反应器的分类 第二节 化学计量学 第三节 加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数 第四节 化学反应速率及动力学方程 第五节 温度对反应速率的影响及最佳反应温度 第六节 反应器设计基础及基本设计方程 第七节 讨论与分析 第一节 化学反应和工业反应器的分类 一、 化学反应分类 1.按反应的化学特性分类 2.按反应过程分类 二、 工业反应器的分类 1.按反应物料的相态分类 2.按操作方法分类 3.按流动模型分类 4.按结构型式分类 • 化学反应的分类 例如： 气固催化反应 化学反应按功能的共性分类，称为化学反应单元（见表1-2） 同一类单元中不同的反应在反应工程原理和生产装置中有 许多共性，按反应单元分类，便于进行反应过程的工程分 析与反应器设计。 许多重要的工业反应过程是复杂的含有多种反应单元 的多重反应体系。 CaC +H2O C H +HCl CH2CHCl PVC 2 2 2 二、工业反应器的分类 • 化学反应器是化工厂的核心设备。 • 用来实现化学变化的设备－－反应器 • 按反应物料的相态进行分类，可有均相反应器和非均相反 应器两大类。 • 按操作方式，可分为间歇、半间歇和连续流动反应器。 • 按反应物料流型进行分类，可大约将反应器分为平推流， 全混流，非理想流动反应器三大类。 • 按反应器结构类型，可分为釜式、管式和塔式。 1.按反应相态 可分为均相和非均相反应器。 常见的均相反应器是气相均相反应器和液相均相反应器； 常见的非均相反应器有气固相、气液相、液固相和气液固 相反应器。 2.按操作方法 • 间歇，连续，半连续 半连续  间歇 连续 气  气 气 液 气 液 封闭系统 流动系统 气 气 流动系统 A B T Z 间歇反应器物料浓度与时间有关 连续反应器物料浓度与位置有关 3. 按流动模型分类 两个概念 • 停留时间：流体从进入反应器系统到离开反应器系统 总共经历的时间，即流体从系统的进口到出口所耗费 的时间。反应物料在反应器内停留时间越长，反应进行得 越完全。  不同的质点在反应器中的停留时间不同，形成停留时间 分布RTD (residence time distribution) 。 对于间歇反应器，在任何时刻下反应器内所有物料在其中的 停留时间都是一