第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础教材课件.ppt

1、 第一章 应用化学反应动力学及应用化学反应动力学及反应器设计基础反应器设计基础11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 本章授课内容本章授课内容n化学反应器和工业反应器的分类化学反应器和工业反应器的分类n化学计量学化学计量学n加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数n化学反应速率及动力学方程化学反应速率及动力学方程n温度对反应速率的影响及最佳反应温度温度对反应速率的影响及最佳反应温度n反应器设计基础及基本设计方程反应器设计基础及基本设计方程11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第一节第一节 化学反应器和工业反应器的分类化学反应器和工业

2、反应器的分类n 化学反应的分类化学反应的分类 n（1）按反应的化学特性分类）按反应的化学特性分类（2）按化学反应单元的分类）按化学反应单元的分类?反应机理反应机理（1）单一反应；（）单一反应；（2）多重反应）多重反应?反应的可逆性反应的可逆性（1）可逆反应；）可逆反应；（2）不可逆反应）不可逆反应?反应分子数反应分子数（1）单分子反应；（）单分子反应；（2）双分子反应；（）双分子反应；（3）三分子反应）三分子反应?反应级数反应级数（1）一级反应；（）一级反应；（2）二级反应；（）二级反应；（3）三级反应；）三级反应；（4）零级反应；（）零级反应；（5）分数级反应）分数级反应?反应热效应反应热效

3、应（1）放热反应；（）放热反应；（2）吸热反应）吸热反应11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 按反应过程进行的条件分类按反应过程进行的条件分类均相均相催化反应催化反应气相反应；液相反应气相反应；液相反应非催化反应非催化反应多相多相催化反应催化反应液液-液相反应；气液相反应；气-液相反应；液液相反应；液-固相反应；固相反应；气气-固相反应；固固相反应；固-固相反应；气固相反应；气-液液-固三相反应固三相反应非催化反应非催化反应温度温度等温反应；绝热反应；非绝热变温反应等温反应；绝热反应；非绝热变温反应压力压力常压反应；加压反应；减压反应常压反应；加压反应；减压反应操作方法操作

4、方法间歇过程；连续过程（平推流、全混流、中间型）；间歇过程；连续过程（平推流、全混流、中间型）；半间歇过程半间歇过程定态过程；非定态过程定态过程；非定态过程流动模型流动模型理想流动模型（平推流，全混流）理想流动模型（平推流，全混流）非理想流动模型非理想流动模型11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n工业反应器的分类工业反应器的分类n 按操作方法分类按操作方法分类 A 间歇反应器间歇反应器A 管式及釜式连续流动反应器管式及釜式连续流动反应器A 半间歇反应器半间歇反应器11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 按流动模型分类按流动模型分类 连续流动反应器连续流动反应

5、器 理想流动模型理想流动模型 非理想流动模型非理想流动模型 平推流反应器，平推流反应器，PFR 全混流反应器全混流反应器，MFR或或CSTR 11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n？停留时间分布停留时间分布（RTD）流体的质点或粒子流体的质点或粒子 代表一堆分子所组成的流体，它的体积比反应代表一堆分子所组成的流体，它的体积比反应器的体积小到可以忽略，但其中所包含的分子器的体积小到可以忽略，但其中所包含的分子足够多，具有确切的统计平均性质，如组成、足够多，具有确切的统计平均性质，如组成、温度、压力、流速；温度、压力、流速；由于连续反应器中的死角、沟流、短路等造成由于连续反应器中的死

6、角、沟流、短路等造成不同质点在反应器中的停留时间不同，形成停不同质点在反应器中的停留时间不同，形成停留时间分布（留时间分布（RTD）。）。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n？RTD与返混与返混年龄分布年龄分布仍然留在反应器中的质点的仍然留在反应器中的质点的RTD 寿命分布寿命分布反应器出口处质点的反应器出口处质点的RTD 返混返混 不同年龄质点间的混合不同年龄质点间的混合时间概念上的逆向。连续流动反应器中，时间概念上的逆向。连续流动反应器中，反应物料的参数随空间位置而变，不同空间位置的物料由于倒流、反应物料的参数随空间位置而变，不同空间位置的物料由于倒流、绕流、回流等流动状况

7、，使不同年龄的质点混合，即返混。绕流、回流等流动状况，使不同年龄的质点混合，即返混。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 理想流动模型理想流动模型G平推流模型平推流模型反应物料以稳定流量流入反应器，沿着流料的流动方向，反应物料以稳定流量流入反应器，沿着流料的流动方向，物料的流速、浓度、温度、压力等参数都相同，所有材料质点具有相物料的流速、浓度、温度、压力等参数都相同，所有材料质点具有相同的停留时间，不存在返混；举例同的停留时间，不存在返混；举例长径比很大，流速较高的管式反长径比很大，流速较高的管式反应器。应器。A全混流模型全混流模型返混程度为无穷大，反应物料的稳定流量流入反

8、应器，返混程度为无穷大，反应物料的稳定流量流入反应器，新鲜物料与存留在反应器中的物料达到瞬间完全混合。出口处物料的新鲜物料与存留在反应器中的物料达到瞬间完全混合。出口处物料的浓度、温度等参数与反应器中物料相同。停留时间分布中有的很长，浓度、温度等参数与反应器中物料相同。停留时间分布中有的很长，有的很短；举例有的很短；举例强烈搅拌的连续釜式反应器。强烈搅拌的连续釜式反应器。非理想流动模型非理想流动模型偏离上述两种理想流动模型，偏离程偏离上述两种理想流动模型，偏离程度可通过测定停留时间分布来确定。度可通过测定停留时间分布来确定。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 按反应器结构

9、类型分类按反应器结构类型分类 型式型式适用的反应适用的反应特征特征釜（槽）式，一级釜（槽）式，一级或多级串联或多级串联液相，液液相，液-液相，液液相，液-固相，气固相，气-液相，气液相，气-液液-固三相固三相适用性大，操作弹性大。连续操作时温度、适用性大，操作弹性大。连续操作时温度、浓度易控制，返混严重。浓度易控制，返混严重。均相管式均相管式气相，液相气相，液相比传热面大，长径比很大，压降大，近平比传热面大，长径比很大，压降大，近平推流。推流。固定床固定床气气-固相催化（绝热式或连续换固相催化（绝热式或连续换热式）热式）催化剂不易磨损，但装卸难，传热控温不催化剂不易磨损，但装卸难，传热控温不易

10、，近平推流。易，近平推流。填料塔填料塔气气-液相液相结构简单，压降小，填料装卸麻烦，返混结构简单，压降小，填料装卸麻烦，返混小。小。板式塔板式塔气气-液相液相逆流接触，流速有限制，返混小，可在板逆流接触，流速有限制，返混小，可在板间另加换热面。间另加换热面。喷雾塔喷雾塔气气-液相快速反应液相快速反应结构简单，流体表面积大，气流速度有限结构简单，流体表面积大，气流速度有限制。制。流化床流化床气气-固相（催化及非催化）固相（催化及非催化）液液-固相（非催化）固相（非催化）传热好，易控温。粒子易输送，但易磨损，传热好，易控温。粒子易输送，但易磨损，操作条件限制较大，返混较大。操作条件限制较大，返混较

11、大。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 气流床气流床气气-固相固相固体颗粒细小，气流流动情况固体颗粒细小，气流流动情况复杂。复杂。滴流床滴流床气气-液液-固三相固三相催化剂带出少，要求气液分布催化剂带出少，要求气液分布均匀，温度调节较难。均匀，温度调节较难。鼓泡淤浆床鼓泡淤浆床气气-液液-固（催化及非催化）固（催化及非催化）固相在液相中悬浮，气相连续固相在液相中悬浮，气相连续流入及流出反应器。流入及流出反应器。三相流化床三相流化床气气-液液-固（催化及非催化）固（催化及非催化）固相在液相中悬浮，液相和气固相在液相中悬浮，液相和气相连续进入及流出反应器。相连续进入及流出反应器。

12、回转筒式回转筒式气气-固相，固固相，固-固相固相粒子返混小，相接触面小，传粒子返混小，相接触面小，传热效能低。热效能低。螺旋挤压机式螺旋挤压机式高黏度液相高黏度液相停留时间均一，传热难。停留时间均一，传热难。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节第二节 化学计量学化学计量学n 反应进度反应进度(extent of reaction)对于单一反应对于单一反应 称为“反应进度”MMMLLLBBBAAAnnnnnnnn0000MLBAMLBA11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 转化率转化率(conversion)n 工业反应过程的原料中各反应组分之间工业反

13、应过程的原料中各反应组分之间往往不符合化学计量数关系，通常选择往往不符合化学计量数关系，通常选择不过量的反应物计算转化率，这样的组不过量的反应物计算转化率，这样的组分称为分称为关键组分关键组分(key component)。000AAAAAAnnnnnx11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n化学膨胀因子化学膨胀因子(chemical expansion factor)A A为组分为组分A A转化转化1 1摩尔时，反应物系增加或减少的量，称为摩尔时，反应物系增加或减少的量，称为化学膨胀因子，即化学膨胀因子，即 AiBAMLAA111/14/2022化学工业出版社化学工业出版社

14、n n 多重反应的收率及选择率多重反应的收率及选择率 n目的产物的收率目的产物的收率(yield)n选择率选择率(selectivity)：表示已反应的关键组分有：表示已反应的关键组分有多少生成目的产物多少生成目的产物 molmolY,分的量进入反应系统的关键组关键组分的量生成目的产物所消耗的molmolS,已转化的关键组分的量关键组分的量生成目的产物所消耗的11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 气相反应的物料衡算气相反应的物料衡算 气相反应混合物的组成常用各组分在混合物中气相反应混合物的组成常用各组分在混合物中的摩尔分数表示。当化学反应式显示反应过程的摩尔分数表示。当化学

15、反应式显示反应过程中气体物质时，反应前后各组分的组成（或摩中气体物质时，反应前后各组分的组成（或摩尔分数）的变化必须根据化学计量式所显示的尔分数）的变化必须根据化学计量式所显示的物料衡算关系式确定。物料衡算关系式确定。氨合成反应的物料衡算为例：氨合成反应的物料衡算为例：11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F如果反应过程中物料衡算有误，则动力学方程的实验研究和反应器的数如果反应过程中物料衡算有误，则动力学方程的实验研究和反应器的数学模拟都相应而错；学模拟都相应而错；F对于流动系统中气相或气对于流动系统中气相或气-固相催化反应，由于大多数反应都具有反应过固相催化反应，由于大多数反

16、应都具有反应过程中摩尔流量的变化，建议采用单一及多重反应的物料衡算关系计算，程中摩尔流量的变化，建议采用单一及多重反应的物料衡算关系计算，即按过程中各反应组分和产物的消耗和生成的量（即按过程中各反应组分和产物的消耗和生成的量（mol）来计算。这种算）来计算。这种算法很直观地表达了反应过程中各反应物和产物在气相中摩尔分数的变化，法很直观地表达了反应过程中各反应物和产物在气相中摩尔分数的变化，便于动力学研究和反应器中的气相组成状态。显然，化学膨胀因子法只便于动力学研究和反应器中的气相组成状态。显然，化学膨胀因子法只适用于单一反应，并且反应物适用于单一反应，并且反应物A的转化率要经过换算，而不便运算

17、。对于的转化率要经过换算，而不便运算。对于多重反应，由于组分在各个有关反应中都有各自的反应进度，即其转化多重反应，由于组分在各个有关反应中都有各自的反应进度，即其转化率的计算涉及各有关反应，而不便于计算。率的计算涉及各有关反应，而不便于计算。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F气相及气气相及气-固相催化反应的物料衡算并不局限于上述固相催化反应的物料衡算并不局限于上述一种方法，可根据不同反应的特点而采用别的计算一种方法，可根据不同反应的特点而采用别的计算方法；方法；F化学计量学所表达的只是反映反应过程中各反应物化学计量学所表达的只是反映反应过程中各反应物和产物的量，和产物的量

18、，mol之间的定量关系。但并不能反映反之间的定量关系。但并不能反映反应过程中确定反应速率的各反应物和产物的浓度，应过程中确定反应速率的各反应物和产物的浓度，mol/L，之间的变化关系，这与过程处于等温、等容，之间的变化关系，这与过程处于等温、等容还是等压状态下有关。还是等压状态下有关。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节第三节 加压下气相反应的反应焓和加压下气相反应的反应焓和 化学平衡常数化学平衡常数n理想气体和实际气体的状态方程理想气体和实际气体的状态方程n气体的摩尔定压热容和气相反应的摩尔反应焓气体的摩尔定压热容和气相反应的摩尔反应焓n单组分纯气体单组分纯气体 n混

19、合气体混合气体n实际气体的化学平衡常数实际气体的化学平衡常数？操作条件对产物平衡组成的影响？操作条件对产物平衡组成的影响 11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第四节第四节 化学反应速率及动力学方程化学反应速率及动力学方程n 化学反应速率化学反应速率n 间歇系统间歇系统n 间歇釜式反应器中液相反应物所占体积变化可以略去，间歇釜式反应器中液相反应物所占体积变化可以略去，即等容反应即等容反应n 连续系统连续系统 或 或dtdnVrAVA1)(dtdcriVi)(RiVidVdNr)(dSdNriSi)(dWdNriWi)(VR为反应床层体积，为反应床层体积，S为反应表面积，为反应表

20、面积，W为固体催化剂质量为固体催化剂质量。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n RiRbggdVSdVSdWSdS)(由于实验室反应器中催化剂的堆密度与工业反应器的不同，按单位质量催化剂计算反应速率便于换算到工业反应器。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 空间速度与接触时间空间速度与接触时间 F空间速度空间速度F接触时间接触时间RSVV/S0V按单位质量催化剂计算空速，成为质量空速按单位质量催化剂计算空速，成为质量空速MSV，由于，由于 b/SMSVVbRVW0S SV V的倒数定义为标准接触时间的倒数定义为标准接触时间00/SV/1SRVV VR与进口压力、

21、温度下初态反应混合物体积流量与进口压力、温度下初态反应混合物体积流量V0之比之比 11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 停留时间分布是在流体不存在温度、组成等变化的等停留时间分布是在流体不存在温度、组成等变化的等容情况下测定的，此时平均停留时间容情况下测定的，此时平均停留时间tm 即使对于即使对于 的反应，连续流动反应器内物料的实的反应，连续流动反应器内物料的实际体积流量际体积流量V随反应进度、温度和压力而变，因此不随反应进度、温度和压力而变，因此不能用能用VR/V0来计算平均停留时间。但可采用接触时间来计算平均停留时间。但可采用接触时间，因为因为V0是按进口温度、压力及初态组

22、成计算的，其值是按进口温度、压力及初态组成计算的，其值不变。不变。0i0/VVtRm11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 国外有的反应工程教材，定义国外有的反应工程教材，定义=VR/VS为空间时间为空间时间（space time）,国内有的教材称它为国内有的教材称它为“空时空时”。连续系统连续系统 00/)(AAAANNNxRAAAdVdxNr/0000/ddxcrAAA11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 反应物的消耗速率与产物的生成速率反应物的消耗速率与产物的生成速率 无论间歇或连续系统，对于无论间歇或连续系统，对于单一单一反应反应 各组分的反应速率均正比于

23、其化学计量数，即各组分的反应速率均正比于其化学计量数，即 BABAMLMLMMLLBBAArrrr11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 多重反应反应速率多重反应反应速率n银催化剂上乙烯催化氧化合成环氧乙烷银催化剂上乙烯催化氧化合成环氧乙烷(C2H4O)系统系统主要发生下列平行主要发生下列平行连串反应：连串反应：C2H4+0.5O2 C2H4O C2H4+3O2 2CO2+2H2O C2H4O+2.5O2 2CO2+2H2O 环氧乙烷合成的平行环氧乙烷合成的平行串联反应，所消耗的乙烯既生成环串联反应，所消耗的乙烯既生成环氧乙烷，又生成氧乙烷，又生成CO2，乙烯的消耗速率，乙烯的消

24、耗速率 为环氧乙烷生成速为环氧乙烷生成速率率 和和0.5倍生成倍生成CO2速率速率 之和，即之和，即 rHC42rOHC42rCO2rrrCOOHCHC242425.011/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 动力学方程动力学方程G化学反应速率与反应物系的性质、压力化学反应速率与反应物系的性质、压力P P、温度、温度T T及各反应组及各反应组分的浓度分的浓度c c等因素有关；对于气一固相催化反应，还与催化等因素有关；对于气一固相催化反应，还与催化剂的性质有关。因此，对于特定反应（含特定的催化剂）的剂的性质有关。因此，对于特定反应（含特定的催化剂）的反应物系，反应速率可用函数关系

25、表示：反应物系，反应速率可用函数关系表示：A在一定的压力和温度条件下，化学反应速率便变成了各反应在一定的压力和温度条件下，化学反应速率便变成了各反应组分的浓度的函数，这种函数关系式称为动力学方程或速率组分的浓度的函数，这种函数关系式称为动力学方程或速率方程。一般液相反应用摩尔浓度表示动力学方程中反应物系方程。一般液相反应用摩尔浓度表示动力学方程中反应物系的组成。对于连续系统气相反应，则由于反应器中不同位置的组成。对于连续系统气相反应，则由于反应器中不同位置处气体的温度、反应混合物的摩尔流量及体积流量都在变化，处气体的温度、反应混合物的摩尔流量及体积流量都在变化，采用分压或摩尔分数表示比较方便，

26、高压下的气相反应，则采用分压或摩尔分数表示比较方便，高压下的气相反应，则采用逸度表示为宜。采用逸度表示为宜。c,T,pfr 11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 温度对反应速率常数影响的异常现象温度对反应速率常数影响的异常现象 在一般情况下，反应速率常数在一般情况下，反应速率常数k k与绝对温度与绝对温度T T之间之间的关系可以用的关系可以用Arrhenius经验方程表示，即经验方程表示，即 RTEkkcexp0Tk1ln为一直线，斜率即为反应的活化能为一直线，斜率即为反应的活化能EcEc11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F如图如图1-41-4，某气，某

27、气-固相催化反应的活化能数固相催化反应的活化能数值随温度而变，值随温度而变，原因：传质过程对气原因：传质过程对气-固相固相催化反应速率的影响，未完全消除催化反应速率的影响，未完全消除。F如图如图1-51-5，钒催化剂的活性组分随温度和气，钒催化剂的活性组分随温度和气体组成而变。体组成而变。F硝酸生产中，硝酸生产中，NONO氧化的反应速率随温度升氧化的反应速率随温度升高而降低，这是反应机理有了改变，经历一高而降低，这是反应机理有了改变，经历一个个NONO(NO)NO)2 2NONO2 2。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第五节第五节 温度对反应速率的影响及最佳反应温度温度对

28、反应速率的影响及最佳反应温度 n温度对不同类型单一反应速率的影响温度对不同类型单一反应速率的影响 不可逆反应不可逆反应 绝大多数反应的反应速率常数随温度升高而增大，不可逆绝大多数反应的反应速率常数随温度升高而增大，不可逆单一反应由于不存在化学反应平衡的限制，无论是放热反应或吸热反应，单一反应由于不存在化学反应平衡的限制，无论是放热反应或吸热反应，无论反应进度如何，不可逆单一反应在考虑一些限制因素的前提下应尽可无论反应进度如何，不可逆单一反应在考虑一些限制因素的前提下应尽可能选用较高的操作温度。能选用较高的操作温度。可逆吸热反应可逆吸热反应 对于不带副反应的可逆吸热单一反应，为了阐明温度对对于不

29、带副反应的可逆吸热单一反应，为了阐明温度对反应速率常数的影响，将可逆反应动力学方程写成下列形式反应速率常数的影响，将可逆反应动力学方程写成下列形式 yfKyfyfkyfkyfkyfkyfkyfkryA1211112211221111 吸热反应的平衡常数吸热反应的平衡常数KyKy随温度升高而增大，因此，可逆吸热反应应尽随温度升高而增大，因此，可逆吸热反应应尽可能在高温下进行，既有利于提高转化率，也有利于增大反应速率。也可能在高温下进行，既有利于提高转化率，也有利于增大反应速率。也应考虑到有关限制因素。应考虑到有关限制因素。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 可逆放热反应可逆放热

30、反应F对于不带副反应的可逆放热单一反应，温度升高固然使对于不带副反应的可逆放热单一反应，温度升高固然使反应速率常数增大，但平衡常数反应速率常数增大，但平衡常数KyKy的数值降低；的数值降低；F反应物系的组成不变而改变温度时，反应速率受着这两反应物系的组成不变而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾因素的影响；种相互矛盾因素的影响；F在较低的温度范围内，反应速率随温度增加而增大；但在较低的温度范围内，反应速率随温度增加而增大；但当温度增加到某一数值时，反应速率随温度的增加量变当温度增加到某一数值时，反应速率随温度的增加量变为零。此时，再继续增加温度，反应速率随温度升高而为零。此时，再继续增加温度

31、，反应速率随温度升高而减少，即减少，即对于一定的反应物系组成，具有最大反应速率对于一定的反应物系组成，具有最大反应速率的温度称为相应于这个组成的最佳温度。的温度称为相应于这个组成的最佳温度。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 可逆放热单一反应的最佳温度曲线可逆放热单一反应的最佳温度曲线 0yAT/r yfRTEkyfRTEkyfkyfkrA222011102211)/(exp)/(exp yfkyfkRTEEEEop1102201221exprA 0 yfRTEkyfRTEkee22201110expexp121212

32、12ln1ln11EEEERTTEEEERTTeeeop只能求得同一只能求得同一转化率下最佳转化率下最佳温度与平衡温温度与平衡温度之间的关系度之间的关系，要求得最佳，要求得最佳温度曲线，尚温度曲线，尚须借助表示平须借助表示平衡温度与转化衡温度与转化率之间关系的率之间关系的平衡曲线。平衡曲线。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 温度对平行反应速率的影响温度对平行反应速率的影响 G 若主反应的活化能若主反应的活化能E1大于副反应的活化能大于副反应的活化能E2，则温度升高，则温度升高，反应的选择率增加，并且，目的产物反应的选择率增加，并且，目的产物A3的收率也相应增的收率也相应

33、增加。这时，采用高温反应，收率和选择率都升高；加。这时，采用高温反应，收率和选择率都升高；G 若主反应的活化能若主反应的活化能E1小于副反应的活化能小于副反应的活化能E2，则反应的选，则反应的选择率随温度升高而降低，在此情况下，应采用较低的操作择率随温度升高而降低，在此情况下，应采用较低的操作温度，方可得到较高的目的产物的收率，但反应的转化率温度，方可得到较高的目的产物的收率，但反应的转化率由于温度降低而降低。因此，存在一个具有最大生产强度由于温度降低而降低。因此，存在一个具有最大生产强度或空时产率的最佳温度。或空时产率的最佳温度。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n F 温度

34、对连串反应的影响温度对连串反应的影响 AAAk1231 AAAk2342 2111cckr 3224cckr 3222112cckcckr322211413cckcckrrr(1)如果目的产物是如果目的产物是A4，即，即A4的生成量应尽可能大，的生成量应尽可能大，A3的生的生成量应尽量减少。这种情况比较简单，只要提高反应温度成量应尽量减少。这种情况比较简单，只要提高反应温度即可达到目的。因为升高反应温度，即可达到目的。因为升高反应温度，k1和和k2都增大。都增大。(2)如果目的产物为如果目的产物为A3，情况就复杂得多。，情况就复杂得多。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n 第六

35、节第六节 反应器设计基础及基本设计方程反应器设计基础及基本设计方程n化学反应器的设计、分析和开发一般包括下列内容：化学反应器的设计、分析和开发一般包括下列内容：n 根据反应过程的化学基础和生产工艺的基本要求，进根据反应过程的化学基础和生产工艺的基本要求，进行反应器的选型设计；行反应器的选型设计；n 根据宏观反应动力学，计算反应器的结构尺寸；根据宏观反应动力学，计算反应器的结构尺寸；n 反应器的机械设计。充分考虑到机械设计、设备制造反应器的机械设计。充分考虑到机械设计、设备制造及运输、安装方面的要求和有关制约。及运输、安装方面的要求和有关制约。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n

36、 F在机械设计可行的前提下，进行改变结构尺寸和操作温度、流在机械设计可行的前提下，进行改变结构尺寸和操作温度、流体流动条件对反应器的稳定操作和适应一定幅度的催化剂失活体流动条件对反应器的稳定操作和适应一定幅度的催化剂失活和产量、产品质量和选择率、收率等方面的工艺要求的工程分和产量、产品质量和选择率、收率等方面的工艺要求的工程分析，然后确定反应器的设计。析，然后确定反应器的设计。F反应器投产后，还要综合生产实践反馈来的效果改进今后同一反应器投产后，还要综合生产实践反馈来的效果改进今后同一类型化学反应器的设计；类型化学反应器的设计；F开发新型反应器，如由固定床改为三相悬浮床，往往会提高反开发新型反应器，如由固定床改为三相悬浮床，往往会提高反应效果，但在液相载体选择、结构尺寸设计等方面需要经过一应效果，但在液相载体选择、结构尺寸设计等方面需要经过一定规模的工业试验，才能投入大规模生产。定规模的工业试验，才能投入大规模生产。11/14/2022化学工业出版社化学工业出版社 n n 反应器设计的基本方程反应器设计的基本方程 F 反应动力学方程反应动力学方程F 物料衡算物料衡算F 能量衡算能量衡算F 动量衡算动量衡算11/14/2022