反应工程第一章
化学反应工程_第一章_应用化学反应动力学及反应
（1）一级反应；（2）二级反应；（3）三级反 应；（4）零级反应；（5）分数级反应
（1）放热反应；（2）吸热反应
2014-6-15
按反应过程进行的条件分类
均相
催化反应
非催化反应 催化反应
气相反应；液相反应
多相 温度 压力
液-液相反应；气-液相反应；液-固相反应； 非催化反应 气-固相反应；固-固相反应；气-液-固三相反应 等温反应；绝热反应；非绝热变温反应 常压反应；加压反应；减压反应 间歇过程；连续过程（平推流、全混流、中间 型）；半间歇过程 定态过程；非定态过程 理想流动模型（平推流，全混流） 非理想流动模型
2014-6-15
各种反应器在工业中的应用－线性低密度聚乙烯的生产
流化床反应器
2014-6-15
第二节 化学计量学 2.1 化学计量式：
表示参加反应的各组分的数量关系
ν 11 ν 2 2 ν n1n1 ν n n
也可以写成： ν 11 ν 2 2 ν n1n1 ν n n 0 或：
反应物
反应时间
2014-6-15
（二）连续操作
连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器
A的流入量
A的流出量
管式连续流动反应器、釜式连续流动反应器
2014-6-15
2014-6-15
2014-6-15
2014-6-15
连续操作的主要特点
操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴 随着物料的流动。 基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器 内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可 能随位置变化而变化。） 主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度 与产品质量较稳定。规模大或要求 严格控制反应条件的场合，多采用 连续操作。 主要缺点∶灵活性小，设备 投资高。
化学反应工程第一章
反应物吸附： 表面反应： 产物脱附：
A A R R
B B S S
A＋B R S
1.3 工程反应动力学及数学描述（6）
净反应速率：
rA k f c AcB kr cR cS k f (c AcB cR cS / K ) 其中： K k1 k2
将化学势与逸度的关系代入：
Ni l * ki ki 0 Gi RT ln pt n k 1 N i i 1
结合方程 元素原子平衡方程
1.3 工程反应动力学及数学描述（1）
反应动力学任务：研究反应速率及其影响因素。
1.化学反应速率的定义：(Reaction rate)
由Langmuir均匀吸附理论，吸附速率;
ji
11 21 l1
12 ... 1n N1 N 22 ... 2 n 2 N 0
l 2
... ln N n
若上述矩阵（原子矩阵）的秩为Rβ, 独立反应数等于n- Rβ
几个时间概念
• (3)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
VR V0
• 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。 • 空间时间不是停留时间
几个时间概念 • (4)空间速度SV • 有空速和标准空速之分。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。即： S V0 h 1
第一章 化学反应体系的工程分析
工业反应器开发及反应器设计、操作、控制是以 特定反应体系特征为基础，获得反应器内适宜的 温度浓度分布，使反应器运行安全、高效、低耗。 化学反应体系特征： 1. 化学计量学( Stechiometry ) 2. 化学热力学(Chemical Thermodynamics )
反应工程习题讲解(第一章)
EB ==== DMB 1+2x1-x2 x2
(3)
反应后的摩尔总量为：(6-x1)-x1+(1+2x1-x2)+x2 = 7与反 应前相同。
13
• 平衡常数表达式为：
1 2 x 1 x 2 16 .69 6x x 1 1
2
x2 3 .304 12x 1 x 2
• 可确定反应转化率
9
１-４反应进度法
• 烃类蒸汽裂解制乙烯装置中裂解气含有摩尔分数 为0．5％～2．5％的乙炔，乙炔在烯烃后加工特 别是烯烃聚合过程中是有害物质，需要除去，因 此乙炔分离是乙烯装置流程中重要的过程之一。 目前乙烯装置中脱除裂解气中的乙炔主要采用两 类工艺流程：萃取精馏和催化选择加氢转化。 • 假定进料中 C2H2(A) 为 1 mol, H2(B) 为 1.25 mol, C2H4(C)为176.3 mol.令C2H6为D，C12H18为E • 注意：这是分子数减少的反应
• 计算独立反应数 ＝ 3 • 由于液相产品分析未包含二甲苯，因此前三个方程设为独立反应 • 列出物料衡算式： 乙烯以1mol计，则苯为4.07mol – 反应（１）中乙烯的反应进度为 X1 mol – 反应（2）中乙烯的反应进度为 X2 mol – 反应（3）中苯的反应进度为 X3 mol
6
三个独立反应的物料衡算方程: B 4.07 - X1-X3 EB X1 - X2+2X3 DEB X2 –X3 + + + Et 1-X1-X2 Et 1-X1-X2 B 4.07-X1-X3 = = = EB X1 - X2 +2X3 DEB X2-X3 2EB X1-X2+ 2X3
-2 -1 0 0 2 -1 -3 2 2 0 0 -5 4 4 -2
化学反应工程第一章习题参考答案
2010级第一章习题参考答案1-1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇:空气:水蒸气＝2:4:1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。
试计算：（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成解一：（1）由（1-17）式得反应的选择性为：0.629YS0.961196.11%X0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为设甲醇的转化率为A P醛和二氧化碳的摩尔数nA 、nP和nc分别为：n A=n A0(1-X A)=7.672 mol n P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（nW ）、氧气（nO）和氮气（nN）的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 mol n N=n N0=43.28 mol解二：（1）根据定义：目的产物收率L AY=A消耗于主产物上的关键组分的量进入反应系统的的初始量目的产物选择率L AS=A消耗于主产物上的关键组分的量转化了的关键组分的量反应物的转化率AAAx转化了的关键组分的量＝进入反应系统的的初始量转化率、收率和选择率的关系Y=SAx已知：x CH3OH = 72% Y HCHO = 69.2%则%11.96%72%2.693===OHCHHCHOxYS（2）为方便计算，设进入反应器的甲醇的物质的量为2mol ，则即反应后混合气体中：N CH3OH = 2*(1-72%) =0.56molN HCHO = 2*69.2%=1.384molN H2O =1.3+2*69.2%+2*(72%-69.2%)*4/2=2.796molN CO2 = 2*(72%-69.2%)=0.056molN 空气 = 4-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=3.224mol(其中N O2 = 4*21%-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=0.064molN N2 = 4*79%=3.16mol ）总物质的量为：N T = 0.56+3.224+1.384+2.796+0.056=8.02mol各组分组成为：y CH3OH =0.56/8.02*100%=6.98%y 空气 = 3.224/8.02*100%=40.20%（其中y O2=0.80%,y N2=39.4%）y HCHO =1.384/8.02*100%=17.26%y H2O =2.796/8.02*100%=34.86%y CO2 = 0.056/8.02*100%=0.70%1-5 某气-固一级不可逆催化反应，按单位质量催化剂表示的本征动力学方程为A w A f k dW dN =-，式中f A 为反应组分A 的逸度。
化学反应工程__第四版__第一章作业
N T0
NT0
y0 H2O
NT0
y0 CO2
NT
yCO2
NT0
y0 N2
N y0 0 T CH4
NT
NT0
2NT0
y0 CH 3OH
2NT yCH3OH
yH2O yN2
yCH4
1
NT
NT0
2NT0
y0 CH 3OH
2NT yCH3OH
得
N
0 T
NT
1 1
2 yCH 3OH 2 yC0H 3OH
y CH3OH
N y 0
CH 3OH
00 T CH 3OH
H2O N2 CH4 小计
y0 H2O
y0 N2
y0 CH 4
1
N y0 0 T H2O
NT0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy0 N2
N y0 0 T CH4
N
0 T
摩尔流量
N T yCO
NT yCO2
N
0 T
y0 H2
2(
N
0 T
yC0O
NT
yCO )
3(
N
0 T
C4H9OH、N2][H、C、O、N] (2) [CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3] [Ca、Mg、C、O]
解(1)：写出原子矩阵
CO CO2 H2 CH3OH H2O CH4 CH3OCH3 C4H9OH N 2
00 2 4 2 4
6 10 0 H
[ ji]
11 1 2
由NT NT0 2NT yCH3OH 2NT yCO2
化学反应工程-第1章
1.3 化工放大
第一章 绪
论
放大效应：由试验室小型生产到放大生产,出现了导 致反应器结构和操作条件发生变化的现象。温度、浓度、 时间分布是工业反应器不同于实验室反应器的特征所在。 放大是指部分依据小型装置的试验和示范对较大装置 进行设计和制定操作方法并使其成功开车和运转的过程。 从实验室试验到成功的工业规模设计的过程就是放大 过程。 放大方法： 逐级经验放大法 实型规模试验法 数学模拟放大法
公用工程
原材料
化学反应、分离 以及 物料、能量的 输送和转换
半成品或成品
副产品及三废
可见，化工生产过程往往由许多步骤组成，并力求最经济 地生产产品，减少废弃物量。其中的化学加工步骤就是化学反 应工程的研究对象。实现化学加工步骤的设备称为反应器。
1.1 化学反应工程学的范畴和任务
第一章 绪
论
• 能否选择恰当的化学加工方式、采用合适 的反应器型式，往往是一个化工生产过程 的关键。 • 通过化学反应工程的学习，可解决： 如何分析化学加工过程及反应器状况， 制定最优化条件。 如何选择和设计反应器，以完成所需 的化学加工过程。
按参数空间分布程度：集中参数模型和分布参数模
型。 按参数与时间关系：定态模型和非定态模型。 按参数性质：确定模型和随机模型。 按建立模型的方法：机理模型和经验模型。
按参数连续性：连续体模型和细胞室模型。
按数学关系：线性模型和非线性模型。
2.数学模型法的建立步骤
• 1．建立简化物理模型 对复杂客观实体，在深入了解基础上，进行合理简化， 设想一个物理过程(模型)代替实际过程。简化必须合 理，即简化模型必须反映客观实体，便于数学描述和 适用。不失真、满足应用要求、适应现有的实验条件 和适应现有的计算能力。 • 2．建立数学模型 依照物理模型和相关的已知原理，写出描述物理模型 的数学方程及其初始和边界条件。 • 3．用模型方程的解讨论客体的特性规律
《化学反应工程》第一章
s=
生成目的产物所消耗的关键组分物质的量 已转化的的关键组分的量
Y=sx
1-2-4 多重反应的收率（Y）及选择率（s）
瞬时选择性
s
目的产物的生成速率 关键组分的反应总速率
生成主产物的关键组分 的反应速率 关键组分的反应总速率
s
平均选择性
s
生成主产物消耗的关键 组分的量 反应掉的关键组分量
收率
n1 n2 rP k1c A k 2 cP s n1 rA k1c A
s
cPf c A0 c Af
Y
s xA
1-2-5 气相反应的物料衡算
气体反应混合物的组成常用摩尔分数或体积分数表示 当反应方程中气体物质的
i 0
反应前后各组分的组成变化须根据化学计量式 所显示的物料衡算关系式确定。
C H O N
HCHO+O2 CO2 +H2O
矩阵的秩R=4，独立反应数n=6-4=2
独立反应： CH OH+ 3 O CO +2H O 3 2 2 2
2
1-2-4 多重反应的收率（Y）及选择率（s） Y= or Y=
生成目的产物所消耗的关键组分的量 进入反应物系的关键组分的量
目的产物L生成的物质的量 A × L 进入反应物系的关键组分A物质的量
rA 1 dn A V dt
kmol / m
3
h
1 dcA 1 dcB 1 dcL 1 dcM A dt B dt L dt M dt
连续系统反应速率：单位反应体积、单位反应表面或单 位质量催化剂上某一反应物或产物的摩尔流量的变化
dn (ri )V i dVR
化学反应工程 第一章 气固相催化反应本征 及宏观动力学
xA A )
n PV RT
n V n0 V0
V
V0 (1
nA0 n0
xA A )
V V0 (1 A xA )
A＝
nA0 n0
A
Expansion ratio
膨胀率
等容条件下： A＝0， A＝0
CA
nA V
nA0 (1 xA ) V0 (1 A xA )
CA
多重反应是指有多个反应同时进行的体系
同时反应： Simultaneous reactions 连串反应：
k1
k2
A L，B
M
k1
k2
A
L
M
Consecutive reactions 平行反应：
Parallel reactions 复合反应（平行－连串反应）
A
Combination reactions
i 1
则 A
1
A
n
i
i=1
三、化学膨胀因子
在恒温恒压下进行
A A BB LL M M
A
L A
＋M A
－1－B A
A
1
A
L
M
A
B
n
n0
(nA ) A
n0
nA0 xA A
n0 (1
nA0 n0
dnA ＝－ 1 dt V
d（VCA）＝－ dCA
dt
dt
＋CA V
dV dt
Relative rates of reaction
AA BB LL M M
rA : rB : rL : rM = nA : nB : nL : nM
化学反应工程第一章1
aA bB rR sS 0
化学反应计量式只表示参与化学反应的各 组分之间的计量关系，与反应历程及反应可以 进行的程度无关。 化学反应计量式不得含有除1以外的任何公因
子。具体写法依习惯而定，
SO 2 1 2 O2 SO3 与 2SO2 O2 2SO3
把化学反应定义式和化学反应动力学方程
相结合，可以得到：
1 dnA m n rA kcA cB V dt
直接积分，可获得化学反应动力学方程的 积分形式。
对一级不可逆反应，恒容过程，有：
dcA rA kcA dt
cA 0 1 kt ln ln cA 1 xA
第一章
均相单一反应动力学和理想反应器
一、基本概念
1.化学反应式 反应物经化学反应生成产物的过程用定量关 系式予以描述时,该定量关系式称为化学反应式:
aA bB rR sS
2.化学反应计量式
aA bB rR sS
是一个方程式，允许按方程式的运算规则
5. 化学反应速率
⑴ 反应速率定义为单位反应体系内反
应程度随时间的变化率。对于均相反应，单
位反应体系是指单位反应体积：
1 d r V dt mol m 3s 1
⑵ 常用的还有以反应体系中各个组份
分别定义的反应速率：
1 dnA rA V dt mol m 3s 1
对于反应：
t/hr 醋酸转化量 ×102/kmol.m-3 0 0 1 1.636 2 2.732 3 3.662 4 4.525 5 5.405 6 6.086 7 6.833 8 7.398
试求反应的速率方程
化学反应工程 第一章
第一章气－固相催化反应本征动力学 概论化工生产中大多数反应是过程，气-固相催化反应是重要反应之一。
本章讨论： 1， 连续过程中化学反应速率的有关问题；2，气-固相催化反应的化学动力学，即本征动力学。
第一节 化学计量学 1-1化学计量式化学计量学是研究化学反应系统中反应物和产物组成相互关系变化的数学表达式。
化学计量式是化学计量的基础。
化学计量式表示参加反应的各组分的娄量关系，等式左边的组分为反应物，等式右边的组分为产物，化学计量式的通式为： 或 或一般将反应物的化学计量取负值，产物的化学计量取正值。
如果反应系统中有m 个反应，则第j 个反应的化学计量式的通式为或112211.........n n n nA A A A υυυυ--++=++112211 0n n n n A A A A υυυυ-----++=10(1,2,...)ni ii A i n υ===∑10(1,2,...)niji i A i n υ===∑112211.........j j n j n nj nA A A A υυυυ--++=++也可用矩阵表示为1-2 反应程度、转化率及化学膨胀因子 一．反应程度对于间歇反应中的单反应 0A B RA B R υυυ++=进行物料衡算按化学计量关系有0000i i A A B B R R i A B Rn n n n n n n n ----ξ====υυυυ 上式中的ξ称为化学反应程度。
注意上述表达式中各项的正负号。
（1-7）式也可表达为： 0i i i i n n n υξ-=∆=0i i i n n n ∆=- 为i 组分已反应的量，所以，知道反应程度即可计算出所有反应物及产物已经反应（或生成）的量。
二、转化率反应物A 的反应量与其初如量之比称为A 的转化率:0000A A A A A A A A n n n x n n n -∆υξ==-=-工业反应过程中的原料中各组分之间往往不符合化学计量关系，通常选择不过量的反应物计算转化率，这样的组分称为关键组分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选用教材张濂，许志美，袁向前。
《化学反 应工程原理》。
华东理工大学出版社第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章绪论 反应动力学 化学反应动力学 反应器 理想间歇反应器 传递现象 理想管式反应器 连续流动釜式反应器 反应过程中的混合现象及其对反应的影响 反应器选型与操作方式 气固催化反应过程的传递现象 反应过程的温度特征和反应器的温度分布 热量传递与反应器的热稳定性 反应动力学的实验测定 反应过程研究实例分析参考书目1. 朱炳宸。
《化学反应工程》（第三版/第四版/第五版， 21世纪教材）。
化学工业出版社，2001/2006/2011 2. 陈甘棠。
《化学反应工程》（第三版，21世纪教材）。
化学工业出版社，2007 3. 李绍芬。
《反应工程》（第二版）化学工业出版社 4. 郭锴。
《化学反应工程》（第二版，21世纪教材）。
化 学工业出版社，2008 5. 程振民，朱开宏，袁渭康。
《高等反应工程教程》，华 东理工大学出版社，2010 6. Levenspiel O，《Chemical Reaction Engineering》，1962。
预备知识高等数学：微积分、代数方程及微分 方程的求解等 物理化学：动力学、热力学 化工原理：流体流动、传递过程课程安排6-18周，每周4节，45学时，2.5学分 授课方式：讲课与讨论相结合 成绩：平时成绩(30%)+ 课程考试(70%)绪论内容大纲01 化学反应工程的发展历史 化学反应工程的研究对象和目的 化学反应工程研究内容 化学反应工程研究方法 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用 本章小结0203 04 05061.1 化学反应工程的发展历史萌芽阶段：1937年，丹克莱尔在实验数据十分贫乏的情况 下，较系统地论述了扩散、流体流动和传热对反应器产率 的影响，为化学反应工程的创立奠定了基础。
初步形成：1947年，出版了两本书:《化学过程原理》的第 三卷，专门讲述动力学与催化过程,《化学动力学中的扩散 与传热》； 正式命名：1957年，在荷兰首都举行了第一次欧洲化学反应 工程会议。
正式提出“化学反应工程”的概念。
2015/10/13成熟阶段：60年代石油化工的大发展，生产的日趋大型 化和单机化，及原料加工的不断发展使其进入黄金时代 并日趋成熟。
☺1960年，召开了第二次欧洲化学反应工程会议。
从那以后，每四年举行一次。
☺1962年，俄勒冈州立大学教授的Levenspiel O编写的《Chemical Reaction Engineering》正式出版 。
Octave Levenspiel (1926～ )Chemical reaction engineering (1962, 1972, 1998 )2015/10/13☺ 1970年，在美国首都(华盛顿)召开了第一次国际 化学反应工程讨论会，以后每两年举行一次。
2014年召 开了第23届国际化学反应工程讨论会. ☺ 70年代中期，《反应工程》向深度和广度发展， 形成很多新的分支： 生物化学反应工程，电化学反应工程，聚合反应工 程……。
☺ 1981年，《化学反应工程》正式列入我国高等 教育课程. ☺ 1985年，《化学反应工程与工艺》创刊。
2015/10/13☺ 20世纪90年代中期，计算机和微电子技术普遍应用 实现了反应器的精确控制问题。
通过与其它学科的交叉形成了一系列新的交叉学科。
反应与分离过程的结合出现了多功能反应器。
☺进入 21世纪，随着人们环保意识的增强，对化学反 应工程学科提出了新的要求。
新的环境友好、原子经 济的绿色反应工艺出现，对反应工程学科的发展给予 了强大的外部推动力，促使其向新的学科和技术领域 延伸。
内容大纲01 化学反应工程的发展历史 化学反应工程的研究对象和目的 化学反应工程研究内容 化学反应工程研究方法 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用 本章小结0203 04 05061.2、化学反应工程的研究对象和目的1、化学反应工程的研究对象 工业规模的化学反应过程第①和③两部分属于单元操作的研究范围； 第②部分是反应工程的研究对象，生产过程的核心。
2、化学反应工程的目的 工业反应器的优化所谓优化，就是在一定的范围内， 选择一组优惠的决策变量，使“系统”对 于确定的评价标准达到最佳的状态。
设计型 优化类型 操作型1.1.1 约束条件 1、上、下游的约束： 上游——预处理的程度 下游——产品的纯度，分离的难度 2、材料的约束：高温反应器 3、安全的约束：易燃易爆 4、环境的约束： 5、政策的约束： 。
1.1.2 决策变量 设计者和操作者可以选择、改变的。
工业反应过程优化的决策变量主要有三个： 1、结构变量：反应器的型式和结构尺寸 2、操作方式 3、工艺条件工业反应器型式分类`按反应器形状分类 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 按操作方式分类 间歇操作、连续操作、半连续操作 按传热条件分类 分为等温、绝热、非等温、非绝热反应器 按反应物相态分类 分为均相和非均相反应器```按物料相态分类的反应器类型相态 均 相 气相 液相 气-液相 液-液相 气-固相 非 均 相 液-固相 固-固相 气-液-固相 举例 燃烧、裂解 中和、酯化、水解 氧化,氯化,加氢,化学 吸收 磺化,硝化,烷基化 燃烧,还原,各种固相 催化 还原,离子交换等 电石,水泥制造等 加氢裂解,加氢脱硫等 特性 无相界面,反应 速率只与温度 或浓度有关 主要装置形式 管式 槽(釜)式、管式 槽式,塔式 有相界面,实际 反应速度与相 界面大小及相 间扩散速度有 关 槽式,塔式 固定床,流化床 移动床 槽式,塔式 回转窑式 滴流床,槽式常见的工业反应器类型特征：长度>>管径。
内部是空的，不设置任何构件。
多用于均相反应。
如裂解炉。
管式反应器釜式反应器`过程工业中的核心装置，其性能对生产过程的影响举足轻重。
`釜内设有搅拌装置和挡板。
`常带夹套或釜内放置蛇管，传热以维持釜内所需温度。
`适用于液相均相反应、气液反应、液液反应、液固反应、气液固三相反应。
釜式反应器各种搅拌桨的形式2015/10/13搅拌釜的各种换热形式釜式反应器塔式反应器特征：反应器高度为直径的3~30倍。
内部常设置能增加两相接触的构件，如填料，筛板等。
适用于两种流体相反应的过程。
如气液反应、液液反应。
反应器内填充有固定不动的固体颗粒。
可以是催化剂，也可以是固体反应物。
适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广泛。
固定床反应器特点：结构简单。
催化剂损耗少。
很小的气固返混。
较长的扩散时间及距离。
高的床层压降床内取热供热困难催化剂的取出更新困难。
绝热式固定床反应器：床层与外界没有热量交换。
结构简单，造价低廉，但适用热效应不大或催化剂对温度要求不高的反应。
列管式固定床反应器：结构型式类似于列管式换热器。
管内装填催化剂，反应物料自上而下通过床层；管间为载热体，与管内物料进行换热，以维持所需的温度条件。
根据换热方式不同,可分为三种型式：自热式固定床反应器：以冷的原料作为载热体，使冷原料本身预热到反应所需的温度，然后进入床层进行反应。
特征：反应器内固体粒子可以象流体一样被流化起来。
适用于气固，液固，气液固反应。
如：1、催化剂快速失活需立即再生的：催化裂化装置2、强放热反应：丙烯氨氧化，萘氧化，丁烯氧化脱氢3、固相加工反应：黄铁矿，闪锌矿的焙烧，石灰石的煅烧等流化床反应器2015/10/13特征：1、固体颗粒自反应器顶部连续加入，自上而下移动，由底部卸出。
2、反应流体与颗粒成逆流接触。
适用：催化剂需要连续再生的催化反应、固相加工反应。
移动床反应器鼓泡塔反应器塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。
这类反应器适用于液体相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应。
鼓泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，用于高压时也无困难。
鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。
工业反应过程优化的决策变量主要有三个：1、结构变量：反应器的类型，尺寸，结构2、操作方式：间歇操作、连续操作、半连续操作3、工艺条件间歇操作反应原料一次性加入到反应器后开始反应，经一段时间后将反应混合物全部取出的操作方式，多在釜式反应器中进行。
几种催化剂种类•比表面积•破碎强度•压降•制备方法无定形颗粒球形柱形长柱形三叶草形环形多孔柱形车轮形独石形金属独石形Foam经济指标技术指标技术上可行，经济上合理1.1.2、优化的经济指标工业反应过程的经济指标是指生产某一产品所需的成本或是产品的利润大小。
生产某一定量产品所需的生产费用，包括一次性的投资费(主要是设备和机器费用)及经常性的原料和操作费用。
操作费用主要包括人工费、动力消耗、能量消耗、设备维修等方面的开支。
工业反应过程的评价是一个多目标的优化问题。
除了反映过程经济效益的生产成本之外，其余的目标都无法以定量的形式表示，也难以归并在生产成本里。
故在本书的优化计算和优化讨论都作如下简化处理，即把工业反应过程的经济指标作为唯一的优化目标。
工业反应过程的经济目标直接取决于生产费用的大小。
生产过程的费用主要由原料费用、设备费用和操作费用三部分组成。
显然，工业反应过程的这些经济目标与该过程的技术指标密切相关。
1.1.3、优化的技术指标任何一个化学反应过程要实现工业化生产，首先必须在技术上是可行的。
所谓技术的可行性包括反应过程有合适的催化剂，反应能以一定的速率和选择率进行；对反应产物有可能进行分离提纯以取得合格产品；有适宜的反应温度、压力等条件；反应过程中产生的废料有合适的处理技术，以免对环境污染等等。
反应过程的主要技术指标有以下三个：(1)反应速率：决定了一次性投资，反应器的大小(2)反应选择率：决定成本，经济效益的重要指标(3)能量消耗：系统工程，能量综合利用组分A 的选取原则（3）如果体系中有多于一个组份满足上述要求，通常选取重点关注的、经济价值相对高的组分定义转化率；（1）A 必须是反应物，转化率的最大值应当可以达到100%；LL ++⎯→⎯++S R B A s r b a （2）对于同一反应，若反应物不止一个，那么，不同反应组分的转化率在数值上可能不同。