、绪论
1. 研究对象是工业反应过程或工业反应器 研究目的是实现工业反应过程的优化
2. 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件
3. 优化指标一一技术指标：反应速率、选择性、能耗 掌握转化率、收率与选择性的概念
4.
工程思维方法
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
3. 工业反应动力学规律可表示为：
r i f c （G ） f T （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。

E ---- cal/mol , j/mol T ----- K
R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K
化学反应动力学
反应速率=
反应量
（反应时间）（反应
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
工程问题 动力学问题
三、PFR与CSTR基本方程
1.理想间歇：t V R
V o
c
Af dC A
CA0( J )
x
Af dx A
XA0( J )
2.理想PFR V R
V o
C Af dc A
C A0 ( J)
C A0
x Af dx A
x A
0(「A)
3. CSTR
4. 图解法
V R C A0 C A C A0X A
T
/C A0
0 X Af X A
四、简单反应的计算
n=1,0,2级反应特征C A C A0(1 X A)浓度、转化率、反应时间关系式
基本关系式PFR（间歇）CSTR
V R C Af dC A V R C A0 C A
p V。

C A0 (：)m v (「A) PFF H CSTR CSTR>PFR
C A0X A k p C A0 X A k p
n=0
n=1 n=2
C A0
kC
A . 11
k p 丁
C A C A0
k p 1吒C A0
五、可逆反应
A ：；「P
E 2已 E ? k ?o
X A
Rln[ 2 20 A ] E i kg (1 X A )
PFF 积分式
(k 1 k 2)t ln C^^C 蜃 ln —X A
^
C A C Ae
X
Ae X A
CSTR 由基本方程导出
(「A )
k 1
C A
k 1
C A
k 2 (
C A0
C A )
k 1
(k
1 k
2
)(
C A
C Ae )
(k i
k 2
)C AO (X Ae
X A )
C AO C Ae
k 2
C Ae
X Ae 1 X Ae
X A
X A
温度效应: 浓度效应:
(「A )
T eq
E 2 E i
d(「A ) dT
C
A0 C Af C
A0 C Af
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。

（3 ~C A 曲线 ----- 对应面积二C P
B ~X A 曲线 --- 对应面积二
C P /C AO
②最优加料方式：P193-194 平行反应
P
六、平行反应 C P （主反应）
S （副反应）
8
r p r s
kc A 1
k i C A 1 k 2c A 2，
C
Af
pf
C AO
dC
A
—J (G
dC p dC A
C pf
C A
C A0
dC A
n1 m1
r p
k 1C A C B
n2 m2
r s
k 2C A C B
(a) ⑹ ⑹
k i k2
A --------- P” S
(r A)k1C A
七、串联反应
r P k1C k2C
r s k2C
h叫
3
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C P/C A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
C A C Aoe klt"|
C P k l C A0(e k l t e k2t)
k2—k1
C A0 C A C P C S
CSTR
物料衡算
②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率
PFR CSTR
opt
ln k2
k i
k2 k i
opt
X opt k
1 opt
c p,max(k1 ) k2 «
max
C A0k2
X
opt
k1 opt e
C p, max 1
max 1
C AO[(k2)12 1]2
k1
九、变分子反应
①空速SV 的物理意义与因次
(P s) (a b)
A
a
④变分子反应中停留时间t 与空时T 的大小关系
八、自催化反应 A + P --------- P + P
(C A ) opt
C T0
C A0
C P0
2 2
C A0 C P0
C A
C P
C T0
C T o kt
ln C A 0/C A
C P 0 /C P
(U )
kC A C P
富林比卓叶，平推嵬 成宜器折帯療站迪力
中飼按ft:寧悄比
所需悴孩为聚小f
反应器组合优化
(b)
②膨胀率的定义
V x A
V x A
V
X A
③膨胀因子的物理含义
十、循环反应器的计算
C A0
RC Af
C A1
1 R
V
C Af
dC A
(1 R) C
V o
C A 1
(「A )
R
V R V o
返混
a t
Cit
1 1 __ 一
%
fi+/«Ao
1. 不同年龄的物料相互之间的混合一一返混（CSTR 相同年龄的物料相互之间的混合一一混合（间歇反应器）
2. 返混的起因：①空间上的反向流动②不均匀的速度分布
3. 返混的结果：反应器内的浓度变化（C A
4. 改善措施：分割一一横向分割和纵向分割
5. f(t)和F(t)含义
6. 数学期望t 与方差
无因次方差
2 t
""2"
t
7.
CSTR f(t) 1e t t
t
F(t) 1 e tf
8.
9. PFR f(t)和 F(t) 固相反应的计算
C A
C A0
X A
C A (t)
f(t)dt C A0
0 X A
(t)f (t)dt
微观混合对反应结果的影响
(1) ⑵ ⑶ 大于一级的反应，上凹曲线，不利 小
于一级的反应，下凹曲线，有利 一级
反应的情况，线性关系，无关
十二、外部传递过程与内部传递过程
十三、工程思维方法
动力学问题
表观动力学 法
n 1
，E
ST 2
%
说明外部传递阻力起 控制作用。

n 1 n ---------
2
匚 E E D E E
2 2
说明内部传递阻力影响 严重。

温度状态
T
T
es
T
b
T add S)
C
A,b
T max 10C
改变措施
增大操作线速度
u Re
kg
Da
1
dp
2
双孔结构，扩孔措施等。

(H)C AQ
C p
Sh A Re 12
Sc
13
工程问题 绝热温升
十二、热量传递与反应器的热稳定性
放热曲线与移热曲线，影响因素。

多态一A、B、C点的稳定性
3.
4.
临界着火状态与临界着火温度Tig
临界熄火状态与临界熄火温度Tex
5.
1. 定态条件Q g Q r
dQ g dQ r dT s
dT s
2.
热稳定条件。