化學反應(yīng)工程

27060化學反響工程南京工業(yè)大學編〔高綱號0322〕Ⅰ課程性質(zhì)、地位和任務(wù)“化學反響工程“的設(shè)計與放大、反響過程操作優(yōu)化等諸方面工作奠定根底。本課程在學生學習了“高等數(shù)學“、“大學物理“、“化學“、“物理化學“、“化工原理“等課程1005學分。Ⅱ自學考試要求第一章緒論〔一〕主要內(nèi)容化學反響工程的爭論內(nèi)容化學反響工程的爭論方法化學反響工程的學科系統(tǒng)的編排〔二〕自學考試要求化學反響工程的爭論內(nèi)容理解化學反響工程學是爭論化學反響的工程問題的科學〔即反響器內(nèi)的動量、“三傳“〕與反響動力學是構(gòu)成化學反響工程最根本的兩個支柱等說法的含義。理解化學反響工程學與相關(guān)學科的聯(lián)系，化學反響工程本身的特地范疇?；瘜W反響工程的爭論方法理解化學反響工程的根本爭論方法是數(shù)學模型法，數(shù)學模型的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系，了解數(shù)學模擬放大法的大體步驟。化學反響工程的學科系統(tǒng)和編排則和方法。緒論局部在初次學習時才能做到理解。其次章均相反響的動力學根底〔一〕主要內(nèi)容根本概念與術(shù)語單一反響速率方程復合反響速率方程〔二〕自學考試要求根本概念與術(shù)語理解化學反響計量方程表示的內(nèi)容。等分子和非等分子反響達肯定轉(zhuǎn)化率時各組分摩爾數(shù)和摩爾分率的計算。率方程式中反響級數(shù)和活化能的物理意義及其大小對反響速率的影響定方法。理解基元反響的物理意義。把握由反響機理推導反響速率方程的方法。單一反響速率方程和積分法。把握等溫恒容過程零級、一級和二級不行逆反響的速率方程式及其積分式的積分過程，并能嫻熟地用于進展有關(guān)計算。以一級反響為例，理解可逆反響速率方程式的建立方法。了解自催化反響的特點及其速率方程式的建立方法。復合反響速率方程理解復合反響的定義把握主副反響均為一級的不行逆平行反響速率方程的建立過程時間分布曲線的特點。把握各步均為一級的串聯(lián)不行逆反響速率方程的建立過程濃度、目的產(chǎn)物〔中間產(chǎn)物〕收率、得率和選擇性等的計算；最優(yōu)反響時間topt和最大得Xmax的計算。理解各組分農(nóng)度隨反響時間分布和產(chǎn)物得率分布曲線的特點。第三章抱負反響器〔一〕主要內(nèi)容分批式操作的抱負混合反響器連續(xù)操作的抱負混合反響器〔單釜和多釜串聯(lián)〕平推流反響器反響器型式與操作方法的評比〔二〕自學考試要求1.分批示操作的抱負混合反響器理解分批式操作抱負混合反響器內(nèi)物料濃度、溫度分布的特點，適用場合的優(yōu)缺點。把握對著眼組分建立物料衡算式的方法效容積待計算。把握對整個反響器建立熱量衡算式的方法積和換熱面積等計算。了解變溫〔非等溫非絕熱〕操作時的計算方法。理解最優(yōu)反響時間和最優(yōu)轉(zhuǎn)化率和計算方法。2.連續(xù)操作的抱負混合反響器此類反響器通常簡稱全混流反響器，代號為CSTR.理解全混流反響器內(nèi)物料流淌、濃度和溫度分布等特征。理解反響時間、空時、停留時間各自的定義和數(shù)學式?！布次锪虾馑惴◤秃戏错懙母黜椨嬎恪０盐赵?/rA～CA圖上比較分批式反響器和全混流反響器有效容積的方法，和通過計算全混流反響器容積效率η比較分批式反響器和全混流反響器有效容積的方法?！布礋崃亢馑闶竭M展各項計算。理解全混流反響器的熱穩(wěn)定性，能應(yīng)用熱穩(wěn)定性判據(jù)初步推斷定常態(tài)操作是否穩(wěn)定。把握在1/rA～CA圖上表示多釜串聯(lián)全混流反響器的有效容積的方法。在進展一樣的恒1/rA～CA圖上進展分批式、單釜和多釜串聯(lián)全混流反響器所需有效容積的比較。用于進展有關(guān)計算。理解圖解計算法。了解多釜串聯(lián)全混流反響器各釜的最優(yōu)容積比。平推流反響器PFR理解平推流反響器內(nèi)流體流淌、濃度和溫度分布的特征；恒容和變?nèi)葸^程的停留時間、反響時間和空時的計算?！布次锪虾饬渴饺葸^程平推流反響器和分批式抱負混合反響器的設(shè)計方程是完全全都〔但時間項平推流為，分批式為反響時間。把握平推流反響器的圖解計算法。把握平推流反響器的操作方〔既熱量衡算式了解循環(huán)操作的平推流反響器的特征和計算方法。反響器型式與操作方法的評比理解進展反響級數(shù)n＞0、n＜0的不行逆等溫單一反響時，平推流反響器、全混流反響1/rA～XA圖上，曲線具有最高點時，為使反響器容積最小，不同型式反響器應(yīng)承受的串聯(lián)挨次。理解可逆吸熱反響和可逆放熱反響的反響速率和平衡轉(zhuǎn)化率與操作溫度的關(guān)系熱反響在XA～T圖上的最優(yōu)溫度線和平衡溫度線；可逆吸熱反響和可逆放熱反響最優(yōu)操作溫度的選定。流反響器中進展時的瞬時收率和總收率的計算式，并能用于進展有關(guān)計算。理解在平推流反響器和全混流反響器中進展一級不行逆串聯(lián)反響：〔三〕重點與難點的性能比較。難點：單一反響復合反響的各種狀況下，反響器型式、組合方式和操作方式的選擇。第四章非抱負流淌〔一〕主要內(nèi)容停留時間分布平推流和全混流反響器的停留時間分布非抱負流淌的流淌模型〔二〕自學考試要求3.非抱負流淌的流淌模型理解返混的概念；返混與停留時間分布的區(qū)分和聯(lián)系；建立非抱負流淌模型的必要性。把握用反響器停留時間分布實測數(shù)據(jù)〔或E〔t〕函數(shù)式〕和反響速率方程式計算出口平均轉(zhuǎn)化率的凝集流模型。理解使用凝集流模型的局限范圍。時間分布實測數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)N的方法。Ez/uL的方法。能應(yīng)用軸向分散模型進展一級不行逆反響的計算。了解流體的微觀混合與宏觀混合及其對化學反響的影響?！踩持攸c與難點重點：返混與停留時間分布的概念；E〔t〕和F〔t〕函數(shù)；平推流反響器和全混流反響器的E〔t〕和F〔t〕函數(shù)；由試驗測定停留時間分布數(shù)據(jù)確定E〔t〕和F〔t〕函數(shù)和非抱負流淌模型的模型參數(shù)。難點：非抱負流淌模型方程的建立。第五章氣固催化反響動力學〔一〕主要內(nèi)容固體催化劑外表的吸附現(xiàn)象和吸附等溫式氣固催化反響的動力學方程氣固催化反響速率的試驗測定方法催化劑顆粒中的集中〔二〕自學考試要求固體催化劑外表的吸附現(xiàn)象和吸附等溫式理解氣體在固體催化劑外表上物理吸附與化學吸附的區(qū)分?！瞝angmuir〕單分子吸附、多分子吸附、解離吸附下方程的不同形式。了解弗里德里?！睩reundlich〕型和焦姆金型吸附等溫式的假設(shè)和方程形式。氣固催化學反響的動力學方程積或單位催化劑體積等為基準的，應(yīng)把握不同基準間的相互換算。作用時，其他步驟所處的狀態(tài)。把握在不同掌握步驟下依據(jù)朗--辛〔L-H〕雙曲線型反響速率方程式看出所設(shè)想的機理。了解雙曲線型和冪數(shù)數(shù)型反響速率方程各自的優(yōu)缺點。氣固催化反響速率的試驗測定方法理解檢驗外集中影響的存在和消退外集中影響的方法。理解檢驗內(nèi)集中影響的存在和消退外集中影響的方法。了解試驗室固定床積分反響器和微分反響器各自的優(yōu)缺點點。了解由動力學試驗數(shù)據(jù)確定動力學方程和進展參數(shù)估值的一般做法。催化劑顆粒中的集中理解多孔催化劑粒內(nèi)集中的簡單性；分子集中和努森〔Knudson〕集中的區(qū)分。DABDimDkDDe的區(qū)分和聯(lián)系。理解催化劑有效系數(shù)η的定義；內(nèi)集中模數(shù)〔Thiele模數(shù)〕φs的定義式和物理含義。理解等溫球形催化劑進展一級反響時有效系數(shù)ηη計算式的應(yīng)用。理解以特征長度L定義的內(nèi)集中模數(shù)φL的定義式；φs和φL〔-r〕=-1dn/VedtWeisz模數(shù)φL的定義式；φL與φL的關(guān)系式。把握φLφs或φL集中阻力可實行的措施。理解內(nèi)集中對復合反響選擇性的影響對催化劑制造實行的改進方法。〔三〕重點依據(jù)朗--辛機理推導不同掌握步驟的雙曲線型反響速率方程；判別與消退反響過程內(nèi)外η判別內(nèi)集中的影響程序。第六章固定床反響器〔一〕主要內(nèi)容固定床的特點、型式和數(shù)學模型固定床中的傳遞過程絕熱床反響器換熱式固定床反響器〔二〕自學考試要求固定床的特點、型式和數(shù)學模型了解固定床的主要優(yōu)點和缺點二維模型和非均相模型的定義。固定床中的傳遞過程理解顆粒層的假設(shè)干物理特性參數(shù)，包括：固體真密度、顆粒密度、床層積存密度，三者的區(qū)分和聯(lián)系。顆粒的體積當量直徑dv、面積當量直徑da、比外表當量直徑ds三者各自的定義、計算公式和聯(lián)系。非球形粒子的外形系數(shù)φsde的計算式。床層空隙率？B及其影響因素。把握固定床壓降的計算方法，理解影響壓降的因素。定就要有效導熱系數(shù)的物理含義。ErEzPerPez.絕熱床反響器把握單層絕熱床的物料衡算式和由熱量衡算式積分所得的絕熱線方程式化劑用量等的計算。理解多層絕熱床的計算方法。了解多層絕熱床的最優(yōu)化問題的思路。換熱式固定床反響器了解擬均相二維模型的計算思路。第七章流化床反響器自學考試要求了解流態(tài)化現(xiàn)象；流態(tài)化的各種狀態(tài)；流化床的優(yōu)缺點；工業(yè)流化床的各種型式。了解流化床中氣泡相和乳〔濁〕相，兩相各自的作用和相互間的聯(lián)系。了解流化床的氣泡兩相模型和鼓泡床模型的根本假設(shè)和建立數(shù)學模型的思路。第八章氣液相反響過程的宏觀動力學和反響器自學考試要求了解氣液相反響如A〔g〕+bB〔ι〕→R〔g〕+S〔ι〕所需經(jīng)受的步驟。了解依據(jù)不同--膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)γ的物理意義，能依據(jù)γ的大小區(qū)分動力學狀況。了解增加系數(shù)β和反響相利用率η的物理意義。了解氣液相反響器的常見型式和進展氣液相反響器型式選擇時考慮的因素。Ⅲ有關(guān)說明與實施建議〔一〕關(guān)于自學考試要求大綱內(nèi)按了解、理解、把握三個層次提出了自學和考試應(yīng)到達的深度。具體含義為：了解：對有關(guān)內(nèi)容有初步的、粗淺的生疏。知道定性的概念、方法的思路，不要求記憶有關(guān)的公式和推導過程。例如：第三章中有““具體要求為：知道將平推流反響器出口的反響產(chǎn)物局部地返回入口處與原始物料混合再進入反響器進展反應(yīng)，即為循環(huán)操作的平推流反響器。由于局部產(chǎn)物的循環(huán)造成了返混，當循環(huán)比β〔β=循環(huán)回入口的體積流率/離開反響器的體積流率〕趨近于零即為平推流反響器，β增大，流體的β返混程度。對于循環(huán)操作的平推流反響器，設(shè)計方程應(yīng)看懂推導過程，但不要求記憶。對于如何獲得最優(yōu)循環(huán)比βopt則不作要求。理解：對有關(guān)內(nèi)容有比較全面深入的生疏，能熟記有關(guān)概念、原理、方法和公式，并能應(yīng)用有關(guān)概念、原理和方法對問題進展定性的分析、推斷或比較、選擇。KK與反響溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯公式表示，即K=K0e-E/RT，其中E是一個重要的動力學參”激發(fā)”到可進展反響的”活化狀態(tài)”時所需的變化，但影響的程度還與反響溫度水平有關(guān)，溫度愈低，影響愈大4*107次方～2*108J/kmol過程受集中影響較大，因假設(shè)為動力學掌握，必表現(xiàn)出反響速率對溫度的敏感性。把握：在理解的根底上，能嫻熟地運用有關(guān)方法，能嫻熟地運用計算公式，對問題進展定量的分析、推斷、比較、選擇，或設(shè)計計算?！捕酬P(guān)于自學教材〔其次版11月。主要參考書：反響工程，李紹芬主編，化學工業(yè)出版社，19906月?；瘜W反響工程，黃恩才主編劉國際副主編，化學工業(yè)出版社，19966月?；瘜W反響工程根本原理，毛之候謝聲禮張濂編著，化學工業(yè)出版社，199011月?；瘜W反響工程根本原理例題與習題，張濂毛之候謝聲禮編，華東化工學院出版社，19924月。房鼎業(yè)4月?！踩酬P(guān)于自學內(nèi)容和方法自學內(nèi)容符號多、數(shù)學應(yīng)用不嫻熟。因而抓不住重點，自學效果差等問題。為了轉(zhuǎn)變以上狀況，除了反復閱讀教材外，還應(yīng)擅長將內(nèi)容進展總結(jié)歸納、前后聯(lián)系、做到融會貫穿。學主要爭論化學反響的機理和速率〔亦即動力學方程式。這種反響速率方程式反映了化學反響本身的規(guī)律性，是不隨反響器分析，除化學反響外，又包括了流體的流淌混合、傳熱、傳質(zhì)〔簡稱三傳，流體的流淌“放大效應(yīng)“的緣由。因此設(shè)計、選擇和操作反應(yīng)器時，必需充分了解反響的動力學特性和裝置的傳遞特性，以及兩者結(jié)合時的相互影響。反響器的設(shè)計與分析就是爭論不同反響器內(nèi)的傳遞特性及其變化規(guī)律并把它與反響動力學規(guī)律結(jié)合起來，解決反響器的設(shè)計、操作優(yōu)化問題。教材中將反響區(qū)分為均相和非均相后，就分別爭論其反響動力學和反響器的設(shè)計與分析。均相反響動力學和抱負反響器它涉及了反響工程中的很多重要根本概念應(yīng)，只是后者更加簡單而已。非抱負流淌是解決由抱負反響器過渡到真實反響器的橋梁問題混的概念，返混與停留時間分布的區(qū)分和聯(lián)系；停留時間分布密度函數(shù)E〔t〕和停留時間分布函數(shù)〔和〔〔〕F〔t〕非均相反響的共同特點和處理方法氣固催化反響與均相反響的不同在于存在相界面間的集中傳遞，反響產(chǎn)生〔或吸取〕的熱量也需經(jīng)過相內(nèi)和相間的集中傳遞。因而氣固催化--外表反響