化学反应工程课件【精编】
1
对于吸热反应，ΔHr>0
EE
Hr
对于放热反应，ΔHr<0
EE
EE
●反应 速率与 温度的 关系
rkf(XA)kg(XA)
r
dk
dk
(T)xA f(XA)dTg(XA)dT
dk kE dT RT 2
dk kE dT RT 2
r E
E
( T)xAR 化2 学反k T 应工f程(课X 件A )R2k T g (X A )14
rf1 (T )f2(c ) k2(c f)
阿累尼乌斯方程 kAexp E/(R)T
指前因子
活化能
k又称为比反应速率，其意义是所有反应组分 的浓度均为1时的反应速率。它的因次与速率 方程的形式和反应速率及浓度的因次有关。
lnklnAERT
lnk1T
气相反应
kc 化学(R 反应工)程 课T k 件p(R/T p )ky 12
rA kc A A c B B c R R kcA A cB B cR R
化学反应工程课件
8
平衡时，r＝0 kc AAc BBc RR kcA AcB BcR R
c c c AA BB RR ABR
k/k
cAAcBBcRR Kc
1
A AAB BBR RR
A B C
cA cB cR k/k
A
rB
B
rR R
r
r 1 dni 1 d iV dt V dt
恒容 rAV 1d(c dA V t)ddA ct 化学c V A 反应d d工程V t课件 过程
rA
dcA dt3
流动床反应器（定常态过程）
FA0
FA
M
Vr
FA
dVr
FA+dFA
连续反应器 反应速率
rA
dFA dVr
多相反应 反应速率
●正逆反应活化能与反应热的关系
lnklnAERT
d ln k E
dT RT2
d ln k E
dT RT2
d ln k dT
E RT2
dln kdln kEE
dT dTR2TR2T
k/ k K1p/
EE
1Hr
ln kln k1lnKp
化学反应d工d l程n课k T件dd lnk T1dldnK Tp1 R 13H2 rT
可逆放热反应
EE
r 0,0,0 TXA
r
可逆放热 反应反应 速率与温 度的关系
T 化学反应工程课件 op
T
16
●最佳反应温度Top
r E
E
( T)xAR2k Tf(X A )R2k T g (X A )
0
Ekf(XA)Ekg(XA)0
EAexp(E/RTop) g(XA)
EAexp(E/RTop)
一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的。
化学反应工程课件
2
AABBRR rAV 1ddAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1ddRnt
各组分r
间关系
dA :n dB :n dR nA :B :R
( r A ):( r B ):r R A :B :R
反应速率 普遍化 定义式
rA
r'A
dFA da
工程课件
rA aV r 'A br ''A
4
例2.1 在350℃等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测 得反应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下：
t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为26min时的反应速率。
吸热反应
r E
E
( T )xAR2k Tf(X A )R2k T g (X A )
r≥0
kf(XA)kg(XA)
吸热反应
EE
RET 2 kf(XA)RET 2 kg(XA)
r 0 T X A
可逆吸热反
应与温度及 XA 转化率的关
平衡曲线
系图
化学反应工程课件
15
可逆 放热 反应
r≥0 kf(XA)kg(XA)
化学反应工程课件
10
例2.2 等温下进行醋酸（A）和丁醇（B）酯化反应
CH3COOH+C4H9OH ↔ CH3COOC4H9+H2O 醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和1.16kmol/m3,测 得不同时间下醋酸转化量,试求该反应的速率方程。
化学反应工程课件
11
2.3 温度对反应速率的影响
第二章 反应动力学基础
反应工程教学组
化学反应工程课件
1
2.1 化学反应速率
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1d dAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1d dRn t
1. 对反应物dn/dt<0,对产物dn/dt>0
2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
cAA/cBB/cRR/Kc1/
化学反应工程课件
9
A AAB BBR RR1
k/ k KC1/
1. 正逆反应的反应级数之差与相应的化学计量系 数之比为一定值;
2. 化学计量数ν，为速率控制步骤出现的次数。
设 2A＋B ↔ R 的反应机理为
(1) A ↔ A*
(2) A* + B ↔ X
(3) A* + X ↔ R
2. 不同机理可以导出相同形式的速率方程；
3. 动力学实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理
正确的必要条件，而化学不反应是工程充课件要条件。
7
速率方程经验形式 幂函数型速率方程
rf1(T)f2(c)
N
rkcAAcBB...k cii i1
可逆反应
N
N
rk cii k cii
i1
i1
AABB RR
化学反应工程课件
5
2.2 反应速率方程
定 溶剂、催化剂和压力一定的情况 义 下，描述反应速率与温度和浓度
的定量关系，即速率方程或动力 学方程。
rfc,T
基元反应
AABB RR rAkcAAcBB
非 基
APD
元 反 A A* P
应 A* D
rArA k2c A
c*Ac p cA K1
c*A K1cA cP
化学反应r 工A 程 课件k 2 K 1 c A /c P kA /c c P 6
例：2NO+O2→ 2NO2
机理（1）： NO+NO＝(NO)2
(NO)2+O2→ 2NO2
机理（2）： NO + O2 ＝ NO3 NO3 + NO → 2NO2
rkcN2 OcO2
1. 某些非基元反应，其速率方程符合质量作用定律;
f (XA)
Top
Te
1 RTe ln E
E E E
当反应达到平 衡时，r＝0
g(XA) k Aexp(E/RTe)
f(化X学A反)应工程 k课件
Aexp(E/RTe)
17
可逆放热 反应的反 应速率与 温度及转 化率的关 系图
合集下载
《化学反应工程》课件
部分模化法
将反应器的一部分进行放大或缩小， 以研究其放大效应或缩小效应。
相似放大法
通过相似理论来预测大试实验结果， 需要保证相似条件得到满足。
04
流动与混合
流动模型与流型
1 2
层流模型
适用于低雷诺数的流体，流速较低，流体呈层状 流动。
湍流模型
适用于高雷诺数的流体，流速较高，流体呈湍流 状态。
3
过渡流模型
化学反应影响流动特性
化学反应释放的热量和产生的压力变化会影响流体的流动状 态。
流动与混合实验技术
实验设备
包括管式反应器、搅拌釜式反应器、喷射式反应器等。
实验方法
通过测量流体的流速、压力、温度等参数，分析流动与混合对化学反应的影响 。
05
传递过程与反应器的热力学基础
传递过程基础
传递过程定义
物质和能量的传递是自然界和工程领域中普遍存在的现象，传递 过程是研究物质和能量传递规律的科学。
通过调节进料浓度来控制反应物浓度，保证反应的稳定性和效率。
催化剂选择与优化
选择合适的催化剂并优化其用量，提高反应效率和选择性。
反应器放大与缩小
经验放大法
根据小试实验数据和经验公式，通过 比例放大来预测大试实验结果。
数学模拟放大法
通过建立数学模型来模拟反应过程， 并利用计算机技术进行放大和缩小实 验。
管式反应器
适用于连续操作和大量生产，传热效果好， 适用于高粘度液体和悬浮液。
流化床反应器
适用于固体颗粒的反应，传热效果好，适用 于大规模生产。
反应器设计基础
反应动力学
研究反应速率和反应机理，为反应器设计提 供基础数据。
热力学
研究反应过程中的能量变化和物质平衡，为 反应器设计提供热力学依据。
化学反应工程 第一章课件
Fogler
化学反应工程研究方法 （1）简化：忽略和简化事物的次要方面，简化处理 后仍能反应事物的本质。 （2）建模：用数学，物理，化学等基础学科，将化 学和物理现象综合起来研究，了解它们之间的相 互关系，掌握各种现象的规律，以及对反应的作 用，找出数学关联式。 （3）优化：实际反应场所（物理传递现象；化学反 应动力学因素）；具体参数：浓度，温度的空间 和时间分布特点 —选择适宜的反应器结构型式，操作方式和工艺条 件 —最优化的技术指标 学习要重点掌握典型的反应，有利的强化措施。
转化率、选择性和收率 转化率：针对反应物，反应物中价值最高的组 分为关键组转化 量 X 该反应物（关键组分）的起始量
设A起始摩尔数NA0，反应后摩尔数NA，转 化量NA0 – NA，则 XA=(NA0 - NA)/ NA0
选择性：
生成目标产物所消耗的 关键组分量 S 已转化的关键组分量
•
化学反应工程的研究内容
化学反应工程 化学反应工程是化学工程学科的一个重 要分支，主要包括两个方面的内容，即反应 动力学与反应器分析与设计。 反应动力学：研究化学反应进行的机理 和速率，以获得工业反应器设计与操作所需 的动力学知识和信息，如反应模式、速率方 程及反应活化能等。其中速率方程可表示为： r=f（T、C、P） （对于一定的反应物系）而言，随时间、空 间变化。其中，r为反应系统中某一组分的反 应速率，C代表浓度，P为系统的总压。
恒容间歇反应 器设计方程
例题2：计算基准：进口原料量100mol。关键组分： C2H4. 化学计量表如下：
C2H4+ 1/2O2 x 0.5x C 2H 4+ 3O2 y 3y ∑ x+y 0.5x+3y
CH2CH2O 变化量 x -0.5x 2CO2+ 2H2O 2y 2y 0 总变化量 -0.5x
化学反应工程研究方法 （1）简化：忽略和简化事物的次要方面，简化处理 后仍能反应事物的本质。 （2）建模：用数学，物理，化学等基础学科，将化 学和物理现象综合起来研究，了解它们之间的相 互关系，掌握各种现象的规律，以及对反应的作 用，找出数学关联式。 （3）优化：实际反应场所（物理传递现象；化学反 应动力学因素）；具体参数：浓度，温度的空间 和时间分布特点 —选择适宜的反应器结构型式，操作方式和工艺条 件 —最优化的技术指标 学习要重点掌握典型的反应，有利的强化措施。
转化率、选择性和收率 转化率：针对反应物，反应物中价值最高的组 分为关键组转化 量 X 该反应物（关键组分）的起始量
设A起始摩尔数NA0，反应后摩尔数NA，转 化量NA0 – NA，则 XA=(NA0 - NA)/ NA0
选择性：
生成目标产物所消耗的 关键组分量 S 已转化的关键组分量
•
化学反应工程的研究内容
化学反应工程 化学反应工程是化学工程学科的一个重 要分支，主要包括两个方面的内容，即反应 动力学与反应器分析与设计。 反应动力学：研究化学反应进行的机理 和速率，以获得工业反应器设计与操作所需 的动力学知识和信息，如反应模式、速率方 程及反应活化能等。其中速率方程可表示为： r=f（T、C、P） （对于一定的反应物系）而言，随时间、空 间变化。其中，r为反应系统中某一组分的反 应速率，C代表浓度，P为系统的总压。
恒容间歇反应 器设计方程
例题2：计算基准：进口原料量100mol。关键组分： C2H4. 化学计量表如下：
C2H4+ 1/2O2 x 0.5x C 2H 4+ 3O2 y 3y ∑ x+y 0.5x+3y
CH2CH2O 变化量 x -0.5x 2CO2+ 2H2O 2y 2y 0 总变化量 -0.5x
化学反应工程课件-PPT
k/
k
K
1/ p
E
E
1
H
r
ln
k
ln
k
1
ln
K
p
d ln k dT
d ln k dT
1
d ln K p dT
1
H r 1R4T 2
E
E
1
H r
对于吸热反应，ΔHr>0 对于放热反应，ΔHr<0
EE
EE
●反应 速率与 温度的 关系
r k f (X A) k g(X A)
r
dk
dk
( T ) xA f ( X A ) dT g( X A ) dT
kcA0 (1 X A ) (cB0
B A
cA0 X A )
(2.48)
XA——t
● 变
AA BB PP
ci
ni V
XA
容
过 程
* rA kcAcB
1 V
dnA dt
kcA cB
30
AA BB PP
组分
A B
反应前(XA=0)
nA0
1 j A1 2 j A2 ij Ai 0 rj
1M A1 2M A2 iM Ai 0 rM
M
i ij r j (*) j 1
rj
？
i
●忽略次要反应，确定独立反应数M；
●测M个组分的 i
●对每个组分按（*）式,建立M个线 性方程；
●求解代数方程组，得 rj.
22
例：乙苯催化脱氢反应可以用下列方程式表示
不受其他反应的反应组分浓度的影响。
特殊 情况
●多相催化反应； ●变容气相反应.
化学反应工程课件
反应器设计问题。为学科的形成起了一定的作用。
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪
论
50 年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对
反应器的放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化 学反应在工业规模反应器中进行时不可避免地伴随着 "三 传"现象，必须将化学反应与 "三传"同时结合起来加以考 虑和分析。 另外，又提出了一些重要的基本概念。如"返混"，"反应 器稳定性"，"微观混合 "，"伴有化学反应的传质 "等。推
建立化学反应过程的动力学模型和传质模型；
选择反应器型式以满足不同类型的反应特点和传
质要求；
计算反应器大小，以满足一定的产量和转化率的
要求； 确定反应器的最佳操作条件，提高反应过程的经 济效益； 研究反应器的动态特点，保证操作稳定和开、停
车的顺利。
1.3 化学反应过程的分类
第一章 绪
论
1.3.1 按操作方式分类
Chapter4 Non-Ideal Flow Chapter5 Reaction Catalyzed by Solids
Chapter6 The Packed Bed Catalytic Reactor Chapter7 Fluid-Fluid Reactors
The object of the course
70年代中期，《反应工程》向深度和广度发展，出现了关于 g-l、g-l-s反应器、生化反应工程等方面的专著。 1979 年，我国派代表参加了国际化学反应工程会议（以张 有衡为团长）。 80年代以后，反应工程的理论与方法已日臻完善与丰富。随 着高技术的发展与应用，如微电子器件的加工、光导纤维的 生产、新材料与生物技术等，向我们提出了新的研究课题。
化学反应工程 课件
t/hr
cA
cA0-cA
ln
cA cA0
0
0.2332
0
0
1
0.2168 0.01636
0.07298
2
0.2059 0.02732
0.1245
3
0.1966 0.03662
0.1707
4
0.1879 0.04525
0.2160
• 式中： cA，cB：A，B组分的浓度 mol.m-
3
• kc为以浓度表示的反应速率常数，随反应 级数的不同有不同的因次。kc是温度的函 数，在一般工业精度上，符合阿累尼乌 斯关系。
36
阿累尼乌斯关系
E
kc kc0e RT
• 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。
• 因此，该量ξ可以作为化学反应进行程度 的度量。
• ξ恒为正值，具有广度性质，因次为[mol]。 • 反应进行到某时刻，体系中各组分的摩
尔数与反应程度的关系为：
nI nI0I
25
转化率
• 目前普遍使用着眼组分A的转化率来描述 一个化学反应进行的程度。
• 定义 xA转 A组 化分 了 A组 的 的 分 起 量 n始 A0nA 量 n0A
交换，全部反应热效应使物料升温或降 温。 • 3． 非等温、非绝热反应器，与外界有热 量交换，但不等温。
10
重 油 的 催 化 裂 化 流 化 床 反 应 器
11
搅拌釜式反应器
12
邻二甲苯氧化制苯酐多管式固定床反应器
13
乙 苯 加 氢 气 液 塔 式 反 应 器
14
轻油裂解制乙烯管式非催化反应器
化学反应工程全套课件完整版ppt全册电子教案
04
动力学方程式
定量描述反应速
率与影响因素之
间的关系式。
反应速率与影响反应
速率的影响因素之
间的函数表达式
r f (T、c)
均相反应：本征动力学方程
非均相反应：宏观动力学方程
反应速率
定义:在反应系统中，某一物质在单位时间，单位反 应体系内的变化量。
变化量
反应速率
反应时间 （反应体系）
注意：
1、上述定义无论对反应物和产物均成立。
若为反应物则为消失速度 .
若为产物则为生成速度.
1 dnA
V dt
1 dni
ri
V dt
(rA )
反应速率
2、反应速率恒为正值
1 dni
ri
V dt
3、速度的表示形式和化学计量系数有关
对于 A A B B P P S S
05
工业指标
反 应 程 度
对于下列化学反应：
AA BB RR S S
初始：
某一时刻：
nA0
nA
nB0
nB
nR0
nR
ns0
ns
反应的量 nA- nA0 <0 nB- nB0 <0 nR- nR0＞0 nS- nS0＞0
其中 为化学计量系数。对反应物而言为“－”，对生成物而
I
言为“＋”。
3. 示踪剂必须是能用简便而又精
确的方法加以确定的物质
4.示踪剂尽量选用无毒、不燃、无
腐蚀、价格便宜的物质
示
踪
物
的
选
择
03
反应器流体流动
脉冲法
过 程：
在反应器中流体达到定态流动后，在极短的时间内将示踪物注入进料中，然后立刻
《化学反应工程》PPT课件
由于三相反响器中，液固相间的相对运动速率一般较小，而气相反 响物必须通过液相才能到达固体催化剂外表，因此反响相外的传质对表 观反响速率往往具有重要影响。所以当反响物为难容气体时，我们可以 忽略溶质在气相中的传递阻力。
气泡
气泡
气—液界面
液体
催化剂颗粒
浓 度
0 距离
图7.1 三相反响中气相反响物浓度分布
气
气液 膜膜
液
相
相
主
主
体
体
1.3 气液固三相反响动力学——主要讨论气液固相 催化反响的动力学
根据双模理论模型，我们可以知道气液固三相反响过程中同时存在 气液相际的传质，液固相际的传质和固相内部的传质和固相外表的化学 反响，是一比较复杂的传质—反响交互作用的过程。虽然气液固三相反 响是一个很复杂的反响过程，但是我们可以通过具体情况对其进展简化。
0.52 0.32 0.27 0.22
0.20 0.18
解：因为气相进料为纯氢，所以式〔7.12〕适用
t/min
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
图 7.2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
当催化剂的质量分数为0.07%时，假设能消除气液间传质阻力，由 图7.2可见：
优点
反响条件温和，可延长 催化剂的寿命，对许多 反响过程，这将有利于 改善选择性
由于液相组分热容大， 对强放热反响改善了 传热和温度控制
1.2 气液固三相反响动力学理论模型—双膜理论模型
假设
在相界面附近，由 于流体的相对运动 干扰，相界面两边 各有一层处于层流 运动状态，分别称 为气膜和液膜
在气液两相主体中， 流体的运动状态处 于充分的湍流溶质 在主体中以涡流扩 散方式传递，故主 体浓度可视为均一
气泡
气泡
气—液界面
液体
催化剂颗粒
浓 度
0 距离
图7.1 三相反响中气相反响物浓度分布
气
气液 膜膜
液
相
相
主
主
体
体
1.3 气液固三相反响动力学——主要讨论气液固相 催化反响的动力学
根据双模理论模型，我们可以知道气液固三相反响过程中同时存在 气液相际的传质，液固相际的传质和固相内部的传质和固相外表的化学 反响，是一比较复杂的传质—反响交互作用的过程。虽然气液固三相反 响是一个很复杂的反响过程，但是我们可以通过具体情况对其进展简化。
0.52 0.32 0.27 0.22
0.20 0.18
解：因为气相进料为纯氢，所以式〔7.12〕适用
t/min
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
图 7.2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
当催化剂的质量分数为0.07%时，假设能消除气液间传质阻力，由 图7.2可见：
优点
反响条件温和，可延长 催化剂的寿命，对许多 反响过程，这将有利于 改善选择性
由于液相组分热容大， 对强放热反响改善了 传热和温度控制
1.2 气液固三相反响动力学理论模型—双膜理论模型
假设
在相界面附近，由 于流体的相对运动 干扰，相界面两边 各有一层处于层流 运动状态，分别称 为气膜和液膜
在气液两相主体中， 流体的运动状态处 于充分的湍流溶质 在主体中以涡流扩 散方式传递，故主 体浓度可视为均一
《化学反应工程》PPT课件
种各样的化学反应，通常为了便于研究和应用， 将化学反应进行分类。下表中给出了常见的化学 反应分类、方法和种类，一些可能同时属于两个 或者更多的反应种类。
•
• 例如：
为一气固催化反应
a
7
• 三、反应过程的举例
• 一般来说反应过程包括: 物理现象--传递现象(热量
•
、动量和质量传递过程)
化学现象--化学反应
化学反应工程
教 师：朱 岩 武汉理工大学化工学院
a
1
第一章 绪 论
a
2
• 无论是化学工业还是冶金、石油炼制和能源 加工等工业过程，均采用化学方法将原料加工成 为有用的产品。生产过程包括如下三个组成部分：
•
• 第①和③两部分属于单元操作的研究范围； 而②部分是化学反应工程的研究对象，是生产过 程的核心。
a
10
时间 20世纪30年代 （萌芽阶段） 20世纪40年代 （系统化） 20世纪50年代 （学科确立）
20世纪60年代 (学科发展状大)
20世纪80年代到 90年代中期 (学科交叉和新技术运用)
标志性成果
对扩散、流体流动和传热对反应过程影响的 深刻认识
《化学过程原理》和《化学动力学中的扩散 与传热》出现，对学科形成奠定了基础
(c) 机械搅拌浆态床反应器 (f) 固定床鼓泡床反应器 (i) 喷雾塔式反应器 (l) 气液搅拌釜式反应器14
第三节 反应器的操作方式
间歇操作:一次性投料，卸料。反应物系参数(浓度 或组成等)随时间变化。 连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反应器内 物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特点，情况 比较复杂。
r=f（T、 、P）（对于一定的反应物系而言--
•
• 例如：
为一气固催化反应
a
7
• 三、反应过程的举例
• 一般来说反应过程包括: 物理现象--传递现象(热量
•
、动量和质量传递过程)
化学现象--化学反应
化学反应工程
教 师：朱 岩 武汉理工大学化工学院
a
1
第一章 绪 论
a
2
• 无论是化学工业还是冶金、石油炼制和能源 加工等工业过程，均采用化学方法将原料加工成 为有用的产品。生产过程包括如下三个组成部分：
•
• 第①和③两部分属于单元操作的研究范围； 而②部分是化学反应工程的研究对象，是生产过 程的核心。
a
10
时间 20世纪30年代 （萌芽阶段） 20世纪40年代 （系统化） 20世纪50年代 （学科确立）
20世纪60年代 (学科发展状大)
20世纪80年代到 90年代中期 (学科交叉和新技术运用)
标志性成果
对扩散、流体流动和传热对反应过程影响的 深刻认识
《化学过程原理》和《化学动力学中的扩散 与传热》出现，对学科形成奠定了基础
(c) 机械搅拌浆态床反应器 (f) 固定床鼓泡床反应器 (i) 喷雾塔式反应器 (l) 气液搅拌釜式反应器14
第三节 反应器的操作方式
间歇操作:一次性投料，卸料。反应物系参数(浓度 或组成等)随时间变化。 连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反应器内 物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特点，情况 比较复杂。
r=f（T、 、P）（对于一定的反应物系而言--
化学反应工程PPT演示课件
方程。
非均相模型（考虑流体和粒子表面间 1.按动力学 的拟温均度相和模浓型度（差忽）略流体和粒子表面间
的温度和浓度差，假设流体与粒子为 浑然一体的均相）
2.床层温度二 一维 维模 模型 型（ （轴 平向 推和 流径 模向 型） 和轴向扩散模型）
3.按流体流动非 理理 想想 流流 动动 模模 型型
26
• 解：①求颗粒的平均直径。
dS
1 xi
0.60 0.25 0.15 1 3.96mm 3.96103 m 3.40 4.60 6.90
di
• ②计算修正雷诺数。
Re m
g
dSG
1 B
3.96 103 6.2
2.3105 1 0.44
dV
19
•（2）外表面积当量直径： (非球形颗粒折合 成相同外表面积的球形颗粒应当具有的直径）
球形外表面积：SS
4π
d 2
2
SS π
1
2
da
• （3）比表面积当量直径： (非球形颗粒 折合成相同比表面积的球形颗粒应当具 有的直径）
球形比表面积：
SV
SS VS
－P f
L de
um2 2 B 2
＝f
L
2 3
.
(1
B
B
)
.d
S
um2 2 B2
＝3 f 4
L dS
1B
3 B
u m2
f L dS
1B
3 B
u
非均相模型（考虑流体和粒子表面间 1.按动力学 的拟温均度相和模浓型度（差忽）略流体和粒子表面间
的温度和浓度差，假设流体与粒子为 浑然一体的均相）
2.床层温度二 一维 维模 模型 型（ （轴 平向 推和 流径 模向 型） 和轴向扩散模型）
3.按流体流动非 理理 想想 流流 动动 模模 型型
26
• 解：①求颗粒的平均直径。
dS
1 xi
0.60 0.25 0.15 1 3.96mm 3.96103 m 3.40 4.60 6.90
di
• ②计算修正雷诺数。
Re m
g
dSG
1 B
3.96 103 6.2
2.3105 1 0.44
dV
19
•（2）外表面积当量直径： (非球形颗粒折合 成相同外表面积的球形颗粒应当具有的直径）
球形外表面积：SS
4π
d 2
2
SS π
1
2
da
• （3）比表面积当量直径： (非球形颗粒 折合成相同比表面积的球形颗粒应当具 有的直径）
球形比表面积：
SV
SS VS
－P f
L de
um2 2 B 2
＝f
L
2 3
.
(1
B
B
)
.d
S
um2 2 B2
＝3 f 4
L dS
1B
3 B
u m2
f L dS
1B
3 B
u
化学反应工程-PPT精选文档
返混：不同停留时间的质点或粒子的混合称为返 混，又称为逆向混合。是不同年龄质点的混合， 逆向是时间的概念上的逆向，不同于一般的搅拌 混合。
在非理想流动中，会出现以下几种现象：
死角：流体在反应器中流动时，由于搅拌不均匀会 造成死角
短路：在反应器中的物料，并不都达到了应有的停 留时间，一部分物料在应有的停留时间之前即已 溢流出去，而另一部分则较应有的停留时间长。 一般由于反应器进出口管线设置不好会引起短路
反映和描述工业反应器中各参数之间的关系， 称为物理概念模型，表达物理概念模型的数学式 称为数学模型，用数学方法来模拟反应过程的模 拟方法称为数学模拟方法。
用数学模拟方法来研究化学反应工程，进行 反应器的放大与优化，比传统的经验方法能更好 地反应其本质。
数学模型的分类：
数学模型按照处理问题的性质可分为： 化学动力学模型 流动模型 传递模型 宏观反应动力学模型（核心内容）
同时反应：反应系统中同时进行两个或者 两个以上的反应物与产物都不相同的反应
A L， B M
连串反应：反应先形成某种中间产物，中 间产物又继续反应形成最终产物
AL M 例如：丁烷催化脱氢反应生产丁二烯 C4H10 －H2 C4H8 －H2 C4H6 －H2 焦炭
平行连串反应： A + B L
L+B M
传递工程：涉及到动量传递、热量传递和 质量传递。
工程控制：反应器的运转正常与否，与自 动控制水平相关。
1.4 化学反应工程学中涉及的定义
宏观反应过程：在工业规模的化学反应器中，化 学反应过程与质量、热量及动量传递过程同时进 行，这种化学反应与物理变化过程的综合称为宏 观反应过程。
宏观反应动力学：研究宏观反应过程的动力学称 为宏观反应动力学。