一、 绪论 1． 2． 3． 4．
研究对象是工业反应过程或工业反应器 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 优化指标——技术指标：反应速率、选择性、能耗 掌握转化率、收率与选择性的概念 工程思维方法
T C 研究目的是实现工业反应过程的优化
反应器型式 操作方式 操作条件 工程因素 反应结果r，? 工程问题 动力学问题
二、化学反应动力学
1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应
基本特征、分析判断
2. 化学反应速率的工程表示
反应速率＝反应量 (反应时间)(反应区)3. 工业反应动力学规律可表示为：
ri?fC(Ci)?fT(T)
a) 浓度效应——n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程度。
b) 温度效应——E工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。
已知两个温度下的反应速率常数k，可以按下式计算活化能E：
k2E11?(?) lnk1RT1T2
E——cal/mol，j/mol R = = j/
T——K
三、PFR与CSTR基本方程
cAfdcxAfdxVRAA????cA0?1. 理想间歇：t? cA0(?r)xA0(?r)v0AAcAfdcxAfdxVRAA????cA0?2. 理想PFR： ?p? cxA0A0v0(?rA)(?rA)3. CSTR： 4. 图解法
?p?VRcA0?cAcA0xA ??v(?rA)(?rA)τ/cA0 τ
0 xAf xA
四、简单反应的计算
n=1,0,2级反应特征 浓度、转化率、反应时间关系式 PFR→CSTR，CSTR→PFR
基本关系式 PFR（间歇） CSTR
cAfdcVRA??? ?pcA0(?r)v0AcA?cA0(1?xA)
?
n=0
?m?VRcA0?cA? v(?rA)cA0xA?k?p cA0xA?k?p
1cA0?cAk??lnp?n=1 ?m 1?xA kcA11cA0?cAk???pn=2 cAcA0 ?m?kc2A五、可逆反应
A k2 P
k1
(?rA)?k1CA?k2CP?k1CA?k2(CA0?CA)
?(k1?k2)(CA?CAe) ?(k1?k2)CA0(xAe?xA)
xAxA xAek1CA0?CAeK???k2CAe1?xAe
1 2 3 T 温度效应： 浓度效应：
T E2?E1(?rA)?0? Teq? k20xARln[]k10(1?xA)E2?E1d(?rA)T??0?opt E2k20xAdTRln[]E1k10(1?xA)
PFR积分式
CSTR：由基本方程导出
(k1?k2)t?lnCA0?CAexAe?lnCA?CAexAe?xA六、平行反应
k1
A P（主反应） k2
S（副反应）
??rn1Pk1Crr?An1n2， P?Sk1CA?k2CA??Cpf??CAfC?dCA0ACA0?C?AfCA0?CAf??rPdCpCA(?r??Cpf?A)dCA?C??dCA0A 温度效应：温度升高有利于活化能大的反应 浓度效应：浓度升高有利于级数大的反应
计算： 由基本方程PFR、CSTR推出
①反应器选型与组合优化：
各种情况分析。 β~CA曲线——对应面积=CP
β~XA曲线——对应面积=CP/CA0
②最优加料方式：p193-194 平行反应
P rn1p?k1CACm1B A+B
S rn2m2s?k2CACB
七、串联反应
A P S
(?rA)?k1CA
k1
k2
rP?k1CA?k2CP
rS?k2CP
温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应） 浓度效应：凡是使CP/CA增大的因素对串连反应选择率总是不利的。
①串联反应的计算 PFR
CSTR 物料衡算
CA?CA0e?k1t
CP?CA0?CA?CP?CS
k1CA0(e?k1t?e?k2t) k2－k1②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率 PFR CSTR
k2k1? k2?k1ln?k1?opt?opt
?opt?xopt?1k1k2
1k212[()?1]2k1xopt?1?e?max?k1?opt1?k1?optcp,maxcA0?cp,maxcA0?(k1)k2k2k2?k1
?max?
化学反应工程总结
