化工生产中化学反应的应用及优化

化工生产离不开化学反应原理的理论支持，而理论中的化学原理也要根据实际化工生产作出相应的调整。化工生产技术与化学理论知识彼此相通，互为基础，相互促进。本文从化学反应的几个部分为引，阐述了化工与化学之间的联系与区别，并给出了优化建议。

1?原料

化工生产的基础就是化学理论知识，但是理论知识应用到实际中就需要做出各种妥协。一般的，想要得到一种产品，在实验室中可以有很多不同的途径，且彼此之间的差别不是很大，例如氧气的产生可以电解水，可以加热高锰酸钾等，但是在实际的化工生产中就要考虑很多因素，原料的选择就变得十分重要了。首先，化工生产的目的是为了获得经济收益，要考虑到原料的节约，想方设法用最小的投入获得最多的收益。此外，化工生产还有一道绕不过去的坎——节能环保。对于一些可能造成较大污染的化工企业来说，节能环保更是重中之重，比如那些电镀行业中的化工技术，处理完毕后会产生大量废水，这些废水富含大量重金属等对人、对环境有害的化学物质，一旦造成了污染，后果不堪设想。所以说，在化工生产中，化学反应原料的选择尤为重要。而当代高端技术——纳米技术，为我们提供了新的发展方向。纳米材料有很多有利于化工生产的优良特性，它可以降低溶解性，并隔离紫外线等外界干扰，应用前景乐观，很适合开发出来作为原料。

2?催化剂

在实验室做实验，我们对产品的需求量少，对催化剂的要求不是很高。但是在化工生产中，不同的是，在很多关键的步骤都需要催化剂来进行处理。例如，在硫酸的生产过程中需要五氧化二钒作催化剂；在氮氢合氨的工业生产中，往往需要以铁为主的多组分催化剂来提高反应速率；在炼油厂，催化剂更是必不可少，采用不同的催化剂就可以得到不同品质的汽油、煤油；汽车尾气中的有害气体一氧化碳、一氧化氮也可以通过铂等金属作催化剂来转化为无害的二氧化碳和氮气。所以说，对一个化工生产流程来说，催化剂的作用是非常大的，往往一个高效率、高选择性的催化剂的发现，会让企业节约大量成本，从而获得巨大的经济收益。催化剂能够有效的加快反应的进行，提高化学反应的效率及速率。不过在化工生产中，只有使用效率非常高、选择性非常强的催化剂才能满足实际生产标准。而如今这种催化剂并不多见，这就导致化工原料的浪费，加剧了环境污染。化工加工所用催化剂也可以考虑采用纳米材料，因为纳米材料一般具有高选择性，有很好的开发前景，如果开发出来这种催化剂，将会解决许多化工生产难题。这样合理利用纳米催化剂可以提高反应效率，控制反应时间。此外，在工业生产中还要注意催化剂中毒现象，避免由于工业设备的使用不慎，而导致催化剂中毒。催化剂中毒会严重影响催化剂的催化效果。

3?浓度与压力

当反应温度不变时，增加反应浓度会让反应向正方向进行。在实验室中，可以添加大量原料来提高原料浓度，从而提高反应速率。但是，在化工生产中，通过添加大量反应物来提高反应浓度是不划算的，但是如果有多个反应物，在化工生产中，可以选择添加大量其中一种比较廉价的反应物，来推动反应的进行。例如，对于N2+3H2=2NH3可逆反应而言，由于H2比N2贵，我们可以向反应器中通入大量N2，顺便带走大量NH3来使反应正向移动。 此外，还可以通过加入不参与反应的惰性气体的方式，来达到一种稀释某些气体的浓度的目的，从而间接控制反应的进行，促使反应向对生产有利的方向进行。同样的，在化工生产中压力也是重要的控制因素之一，许多化工生产反应需要在一定的压力下才能顺利进行，或者对于气态反应而言，调整压力也能提高反应效率，降低物耗。因此，加压装置在化工厂中普遍存在，不过在使用加压装置时应更加小心操作，许多安全事故都是来自于高压装置。

4?温度

化学反应往往会伴随着温度的变化，不同于实验室中的温度可以精确稳定的控制，化工生产中的温度很难把握得准确。因此温度对化工生产来说是一个很重要的控制因素，温度控制的准确程度，将会直接影响化工生产的产率。因为在化工生产中，普遍会用到催化剂，而催化剂对温度的要求则比较苛刻，温度过高或过低都会影响催化剂的活性，从而影响产率。此外，对于可逆的化学反应而言，温度和压强都会影响反应的进行，除了可以通过改变

化工生产中化学反应的应用及优化

刘霄汉

武汉工程大学 湖北 武汉 430071

摘要：化工生产离不开化学反应原理，而理论中的化学原理也要根据实际化工生产作出相应的调整。化工生产技术与化学理论知识彼此相通，互为基础，相互促进。

关键词：化工生产 化学理论知识 优化

Application?and?optimization?of?chemical?reaction?in?chemical?production

Liu?Xiaohan

Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430071，China

Abstract：Chemical production cannot be separated from the principle of chemical reaction，but the chemical principles in theory should be adjusted according to the actual chemical production. Chemical production technology and chemical theoretical knowledge are interlinked with each other.

Keywords：chemical production； chemical theoretical knowledge； optimization

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化学反应条件的优化(教案)

第4节化学反应条件的优化———工业合成氨 【三维目标】 知识与技能： 1. 使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。 2. 使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。 过程与方法： 1. 教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线，以合成氨知识为中心，结合工业 生产的实际情况，将知识串联、拓展、延伸，培养学生的归纳思维能力。 2. 在运用理论的过程中，可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应 用能力。 情感态度与价值观： 1. 通过了解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、探索科学的热情。 2. 通过合成氨前景的展望，激发学生学习兴趣。. 【教学过程】 [引入] 首先问大家一个问题:大家想不想当老板? (为什么想当老板?) [板书] 第4节化学反应条件的优化——工业合成氨 [学生活动] 了解学习目标，内容框架 [提问] 1. 在化学必修—2中我们已经学习了工业合成氨的反应原理，是什么呢？ 2. 合成氨反应的特点？ 3. 选择生产条件的目的是什么？ 4. 选择生产条件的依据是什么？ 答案： 1 原理：N 2 + 3H2 2NH3（正反应为放热反应） 2 反应特点：①可逆反应 ②正反应是放热反应 ③正反应气体体积缩小 3尽可能加快反应速率和提高产物产率 4外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响 [学生活动] 请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？ (只需要估算即可) [知识回顾] 运用所学有关知识填写下表： 化学反应速率化学平衡 温度 压强 催化剂 浓度 [教师引导并总结] 请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响化学平衡移动的因素，分析什么条件有利于

高中化学所有化学反应方程式

高中化学所有化学反应方程式 一、非金属单质（F2，Cl2,O2,S,N2,P,C,Si，H） 1、氧化性： F2+H2===2HF (阴暗处爆炸) F2+Xe(过量)==XeF2 2F2(过量)+Xe==XeF4(XeF4是强氧化剂，能将Mn2+氧化为MnO4–) nF2+2M===2MFn(M表示大部分金属) 2F2+2H2O===4HF+O2 (水是还原剂) 2F2+2NaOH===2NaF+OF2+H2O F2+2NaCl===2NaF+Cl2 F2+2NaBr===2NaF+Br2 F2+2NaI===2NaF+I2 7F2(过量)+I2===2IF7 F2+Cl2(等体积)===2ClF (ClF属于类卤素：ClF+H2O==HF+HClO ) 3F2(过量)+Cl2===2ClF3 (ClF3+3H2O==3HF+HClO3 ) Cl2+H22HCl (将H2在Cl2点燃；混合点燃、加热、光照发生爆炸) 3Cl2+2P2PCl3Cl2+PCl3PCl5Cl2+2Na2NaCl 3Cl2+2Fe2FeCl3Cl2+Cu CuCl2 Cl2+2FeCl2===2FeCl3(在水溶液中：Cl2+2Fe2+===2Fe3++3Cl-) Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 Cl2+2KI===2KCl+I2Cl2+2I-=2Cl-+I2 3Cl2(过量)+2KI+3H2O===6H Cl+KIO3 3Cl2+I–+3H2O=6H++6Cl–+IO3– 5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl 5Cl2+I2+6H2O=10Cl–+IO3–+12H+ Cl2+Na2S===2NaCl+S↓Cl2+S2–=2Cl–+S↓ Cl2+H2S===2HCl+S↓(水溶液中：Cl2+H2S=2H++2Cl–+S↓ Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42–+2Cl– Cl2+H2O2===2HCl+O2Cl2+H2O2=2H++Cl–+O2 2O2+3Fe Fe3O4O2+K===KO2 S+H2H2S 2S+C CS2S+Zn ZnS S+Fe FeS (既能由单质制取，又能由离子制取) S+2Cu Cu2S (只能由单质制取，不能由离子制取) 3S+2Al Al2S3 (只能由单质制取，不能由离子制取)

化学反应工程第五章习题课

第五章 习题课 1. 异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为ρP =1.06kg ·m -3 ，空隙率 εP =0.52，比表面积为S g =350m 2g -1，求在500℃和101.33kPa ，异丙苯在微孔中的有效扩 散系数，设催化剂的曲折因子τ=3，异丙苯?苯的分子扩散系数D AB =0.155cm 2s -1 。 解 1 233 P e 1 233K AB 12370 K 93 P g P V g 0s cm 10145.13 10608.652.0s cm 10608.610902.61155.011 111s cm 10902.612015.27350010606.548504850m 10606.51060 1035052 .0444 ----------?=??==?=?+ =+=?=+??==?=???== =τερεD D D D D M T d D S S V d 2. 在30℃和101.33kPa 下，二氧化碳向镍铝催化剂中的氢进行扩散，已知该催化剂的孔 容为V P =0.36cm 3g -1，比表面积S P =150m 2g -1，曲折因子τ=3.9，颗粒密度ρS =1.4g ·cm -3 ， 氢的摩尔扩散体积V B =7.4cm 3mol -1，二氧化碳的摩尔扩散体积V A =26.9 cm 3mol -1 ，试求二氧化碳的有效扩散系数。 解 () 1 22 3 /13/15 .05 .1231 B 31A 5 .0B A 5.1AB 13B 113A 1A s cm 6798.007.79.263.1012144115.303436 .011436.0mol cm 07.7,kmol kg 2mol cm 9.26,kmol kg 44-----=+? ?? ??+=??? ??+???? ??+==?==?=V V p M M T D V M V M B 1 2127074 0s cm 0120.00122 .01 6978.011 s cm 0122.044 15.303106.948504850cm 106.910 15036 .044 ----=+ = =??===?=??= =D M T d D S V d K g g 1 2P e S g P s cm 00155.09 .3012.0504.0504 .04.136.0-=?===?==τερεD D V 3. 在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630℃时，该反应的速 率常数为k =6.01s -1，有效扩散系数为D e =7.82╳10-4cm 2s -1 。，试求颗粒直径为3mm 和1mm 时的催化剂的效率因子。 解

化学反应与扩散过程

化学反应与扩散过程 姓名：史振鹏 学号;200902050201 班级：09物理 摘要：本文主要讲述了在化学反应与扩散过程中分子数密度的变化率、熵流密 度与局域熵出生率以及化学亲和势与反应速率的关系。文章先从分子数密度变化率讲述再推导出熵流密度与局域熵产生率，在这个过程中同时讲述化学亲和势与反应速率的关系。 Abstract: this paper focuses on the number of molecules in a chemical reaction and diffusion processes of density change local entropy , entropy flux density and birth rates and reaction rate of chemical affinity and relationship. Article from the molecular number density rate of change about then derive entropy flux density and local entropy production rate, during this process and about the relationship of chemical affinity and the reaction rate. 关键词：化学反应 分子数密度 局域熵 化学亲和势 引言:在一个系统中同时存在n 个化学反应，假设温度和压强恒定，在该系统中 由于存在化学反应和扩散过程，那么该系统中各组分的分子数密度和局域熵产生率将怎样变化？其化学反应与化学亲和势有什么关系?本文将详细讲述。 Introduction: in a system n of simultaneous chemical reaction, assuming constant temperature and pressure, due to chemical reaction and diffusion processes in the system, the molecular number density of the components in the system and the field entropy production rate will change how? what's the relationship between chemical reaction and chemical affinity? this will be covered in detail. 主要内容： 本节将在局域平衡假设下导出同时存在化学反应和扩散过程时的熵流密度和熵产生率。系统中某体积元内存在化学反应： 数可以是时间和坐标的函在非平衡系统中为比例系数。一般来说 成正比，即和的分子数密度和应物，因而与其反发生碰撞的频率成正比与分子显然与体积元内分子 反应速率i i A i i A i i i A i i k i n n k n n k n n X A X A B Y X A i ωωω,,:i =+?→?+()的变化率为的分子数密度体积元内两个反应同时发生时，为比例系数可表为的反应速率应同理，体积元内化学反i i i A k i n X k n n k C B Z X A 222222 2=++?→? +ωω

利用阿累尼乌斯公式优化化学反应收率回归方程

利用阿累尼乌斯公式优化化学反应收率回归方程 阿累尼乌斯公式是表示化学反应速率与反应温度及反应物浓度的普适性公式。该文章采用原有文献中三醋酸甘油酯合成的多个反应条件及收率参数，以阿累尼乌斯公式为基础建立含有几个参数的数学模型，然后用Matlab软件求解回归方程。最后将所得回归方程与原回归方程相比较，结果表明所得方程对收率的拟合优于原回归方程。 标签：阿累尼乌斯公式；数学建模；线性回归方程；Matlab 在化工生产中，为达到提高生产率、节约能源、节约成本等目的，需要建立反应条件与产率的数学模型表达式，以此来通过改变反应条件控制生产状况，用以优化反应。 在建立的数学模型形式中，又以回归方程的形式较为普遍，而回归方程则分为线性与非线性两种，本文通过阿累尼乌斯公式建立收率与反应条件参数的指数模型，再将其处理为线性模型，最后通过Matlab软件计算方程的系数，得到回归方程。 在一定温度、催化剂条件下，反应速率与浓度的关系可表示为： 其中k为反应速率常数，阿累尼乌斯通过大量实验數据总结出阿累尼乌斯公式，得到反应速率常数与温度的关系： 本篇文章数据来源于《河南化工》2002年11期中的一篇文献：《基于实验设计和统计建模的化工工艺优化》。 原文献采用正交试验法初步探索三醋酸甘油酯合成工艺中的最佳反应条件区间，并将目标产物收率与反应条件進行线性拟合，用线性回归方程指导中试试验的最佳反应条件。 原文献中没有考虑到温度与反应速率呈指数关系，因此在与实验值拟合的过程中误差较大，本文改进回归方程，对原回归方程进行优化。 1 模型系数的计算 利用Matlab软件自带的回归方程计算函数regress求模型系数，编写如下Matlab语句： 从数据组中可以看到：除第一组数据外，其他数据的残差均在合理范围内，考虑到原数据中第一组数据的收率仅为 1.5%，属于极特殊条件，实际生产中几乎不会遇到，因此该拟合函数在模拟常规生产中有可靠性，函数表达式为：

人教版新课标版化学必修二优化作业：2.3.2 化学反应的限度 化学反应条件的控制 Word版含解析

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制 1.下列对可逆反应的认识正确的是() A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应 B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应 C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫做可逆反应 D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应 解析:理解好可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼。 答案:C 2.下列说法正确的是() A.密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2可生成2 mol NH3 B.一定条件下,可逆反应达到平衡状态,该反应就达到了这一条件下的最大限度 C.对于任何反应增大压强,化学反应速率均增大 D.化学平衡是一种动态平衡,条件改变,原平衡状态不会被破坏 解析:N2与H2生成NH3的反应为可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3,A项错;压强是影响化学反应速率的一个因素,但并不适合于所有的反应,必须有气体参与的反应才适合,C不正确;化学平衡是一种动态平衡,该平衡是建立在一定条件下的平衡,如果条件改变,平衡将发生移动,D项不正确。 答案:B 3.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是:①2C+O22CO;②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。该炼铁工艺中,焦炭的实际用量远远高于 按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是() A.CO过量 B.CO与铁矿石接触不充分 C.炼铁高炉的高度不够 D.反应①②都有一定限度 解析:研究表明,反应①②都是可逆反应,都有一定的限度,因此反应①中的碳和反应②中的CO 不能完全转化,致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。 答案:D 4.(2013·广东珠海高一检测)一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是() A.N2、H2和NH3的质量分数不再改变 B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 C.N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍 D.单位时间里每生成1 mol N2,同时消耗2 mol NH3 解析:化学平衡状态标志的实质是v正=v逆≠0,体现在各组分的浓度(或质量分数)不再改变,而与各组分的浓度比例无关。D中,单位时间里每生成1 mol N2,同时生成2 mol NH3,就达到平衡状态。 答案:A 5.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、

知识讲解_化学反应条件的优化—工业合成氨(基础)

化学反应条件的优化—工业合成氨 编稿：宋杰 审稿：张灿丽 【学习目标】 1、能用平衡移动原理（勒夏特列原理）解释一些生活、生产问题； 2、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件； 3、了解合成氨生产的适宜条件和工艺流程。 【要点梳理】 要点一、合成氨反应原理和特点。 1、反应原理：N 2（g ）+3H 2（g ） ,高温高压催化剂 2NH 3（g ）。 2、反应特点。 ①可逆反应；②正反应是放热反应；③正反应是气体体积缩小的反应；④氨很容易液化。 要点二、合成氨适宜条件的选择。 1、适宜生产条件选择的一般原则。 对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如合成氨中氮气与氢气的配比为1∶2.8。 选择条件时既要考虑反应的快慢——反应速率越大越好，又要考虑反应进行的程度——使化学平衡尽可能向正反应方向移动，来提高氨在平衡混合物中的体积分数。 2、合成氨条件选择的依据。 运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。 [归纳] 合成氨的适宜条件： （1）温度：500℃左右； （2）压强：20 MPa ～30 MPa ； （3）催化剂：铁触媒（500℃时其活性最强）。 除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气（N 2和H 2），以有利于合成氨反应。 要点三、合成氨工业的简介。 合成氨工业的简要流程：

合成氨生产示意图2-4-1： 1、原料的制取 氮气：将空气液化、蒸馏分离出氮气或者将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，除去CO 2后得氮气。 氢气：用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。主要反应有： C+H 2O （g ）高温 CO+H 2 CO+H 2O （g ）? 催化剂 CO 2+H 2 CH 4+H 2O （g ）700C 900C ??催化剂CO+3H 2 2CH 4+O 2 950C ?催化剂2CO+4H 2 2、制得的氮气和氢气需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。 3、氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。反应原理为N 2+3H 2 ,高温高压催化剂 2NH 3。 4、氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将未反应的氮气和氢气循环送入合成塔，使其充分被利用。 要点诠释：①循环操作过程是没有转化为生成物的反应物又重新回到反应设备中参加反应的过程。显然循环操作过程可以提高反应物的转化率，使反应物尽可能地转化为生成物，提高经济效益。 ②由于存在循环操作过程，从理论上讲，即使是可逆反应，反应物最终全部转化为生成物。 5、合成氨生产的发展前景。 合成氨条件的选择与科技进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密相连，并将随之作相应改变。目前，人们正在研究使合成氨反应在较低温度下进行的催化剂以及研究化学模拟生物固氮等，以进一步提高合成氨的生产能力。 【典型例题】 类型一、勒夏特列原理及其应用 例1、（2015 宜昌期末）下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（ ）。 A ．在溴水中存在如下平衡：Br 2+H 2O HBr+HBrO ，当加入NaOH 溶液后颜色变浅 B ．对2HI(g) H 2(g)+I 2(g)平衡体系增加压强使颜色变深

高中化学选修化学反应原理知识点总结

化学选修化学反应原理复习 第一章 一、焓变反应热 1．反应热：一定条件下，一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量 2．焓变(ΔH)的意义：在恒压条件下进行的化学反应的热效应（1）.符号：△H（2）.单位：kJ/mol 3.产生原因：化学键断裂——吸热化学键形成——放热 放出热量的化学反应。(放热>吸热) △H 为“-”或△H <0 吸收热量的化学反应。（吸热>放热）△H 为“+”或△H >0 ☆常见的放热反应：①所有的燃烧反应②酸碱中和反应 ③大多数的化合反应④金属与酸的反应 ⑤生石灰和水反应⑥浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等 ☆常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl ②大多数的分解反应 ③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应④铵盐溶解等 二、热化学方程式 书写化学方程式注意要点: ①热化学方程式必须标出能量变化。 ②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（g,l,s分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq表示） ③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 ④热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数 ⑤各物质系数加倍，△H加倍；反应逆向进行，△H改变符号，数值不变 三、燃烧热 1．概念：25 ℃，101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。 ※注意以下几点： ①研究条件：101 kPa ②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。 ③燃烧物的物质的量：1 mol ④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol） 四、中和热 1．概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。 2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为： H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) ΔH=－mol 3．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于mol。 4．中和热的测定实验 五、盖斯定律

《化工工艺学》教案第3章 反应过程和过程优化

第三章反应过程和过程优化 第一节反应过程 化学工业生产过程包括物理过程和化学反应过程，其中化学反应过程往往是生产过程关键。反应过程进行的条件对原料的预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。一个产品的反应过程的改变将引起整个生产流程的改变。因此，反应过程是化工生产全局中起关键作用的部分。 化学反应过程的分类 1．按化学反应的特性分类 按照反应机理的不同，可以将化学反应分为简单反应和复杂反应两大类。 同一组反应物只生成一种特定生成物的反应叫简单反应，它不存在反应选择性问题。 复杂反应是指由一组特定反应物同时或接续进行几个反应的反应过程。复杂反应的形式很多，主要有平行反应、连串反应、平行一连串反应和共轭反应等。 根据反应的可逆与否，化学反应可分为可逆反应和不可逆反应两类。不可逆反应能进行到底，反应物几乎全部转变为产物。可逆反应则受化学平衡的限制，反应只能进行到一定程度，反应产物需要分离和提纯，未反应物应该回收和循环使用。 从化学动力学的角度，可按反应分子数和反应级数区分化学反应。有单分子反应、双分子反应和个别的三分子反应；有零级反应、一级反应、二级反应和分数级反应等。 根据反应过程的热效应，化学反应可分为吸热反应和放热反应两大类。由于两类反应热特性不同，所以，反应过程要求的温度条件完全不同，使用的反应器类型也不同。 按反应物系的相态，可将化学反应分为均相反应和非均相反应。前者指反应组分(包括反应物、产物和催化剂)在反应过程中始终处于同一相态的反应；后者是指反应组分在反左过程中处于两相或三相状态的反应。 2．按反应过程进行的条件分类． 按照过程的温度条件可将反应过程划分为等温过程、绝热过程和非绝热变温过程。由于反应过程总是伴随着一定的热量变化，并且反应器和外界常有热交换和热损失，所以严格等温过程和绝热过程都是不存在的。如果装置在保温良好的情况下操作，那么过程接近绝热。在某些场合，又分为低温、常温和高温过程。 就压力状况可将反应过程分为常压、负压和加压过程。加压过程根据压力的高低又分高压、中压和低压过程。 根据操作方式的不同，化学反应过程可分为间歇过程、连续过程和半连续过程。这是分类方法中最常用和最重要的一种。 第二节反应器的基本研究 在工业上，实现化学反应的装置称为反应器。化学反应器是化工生产的核心设备，通专应满足下列要求： (1)反应器要有足够的反应体积，以保证反应物在反应器中有充分的反应时间，达到短定的转化率和产品质量指标： (2)反应器的结构要保证反应物之间，反应物与催化剂之间的良好接触。 (3)反应器要保证及时有效地输入或引出热量，以使反应过程在最适宜的操作温度T 进行。 (4)反应器要有足够的机械强度和耐腐蚀能力，以保证反应过程安全可靠，经济耐用． (5)反应器要尽量做到易操作、易控制、易制造、易安装、易维护检修。

化学选修化学反应原理知识点总结

化学选修化学反应原理 知识点总结 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

《化学反应原理》知识点总结 第一章：化学反应与能量变化 1、反应热与焓变：△H=H(产物)-H(反应物) 2、反应热与物质能量的关系 3 △H= 4⑴① ③ ⑵①多数的分解反应 ② 2NH 4Cl(s)+Ba(OH)2·8H 2O(s)=BaCl 2+2NH 3+10H 2O ③ C(s)+ H 2O(g) 高温 CO+H 2 ④CO 2+ C 高温 2 CO 5、反应条件与吸热、放热的关系： 反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系，而取决与反应物和产物具有的 总能量（或焓）的相对大小。 6、书写热化学方程式除了遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几点： ①放热反应△H 为“-”，吸热反应△H 为“+”，△H 的单位为kJ/mol ②反应热△H 与测定条件（温度、压强等）有关，因此应注意△H 的测定条件；绝大多数化学反应的△H 是在298K 、101Pa 下测定的，可不注明温度和压强。 ③热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是分数或小数。必须注明物质的聚集状态，热化学方程式是表示反应已完成的数量，所以方程式中化学式前面的计量数必须与△H 相对应；当反应逆向进行时，反应热数值相等，符号相反。 7、利用盖斯定律进行简单的计算 8、电极反应的书写： 活性电极：电极本身失电子 ⑴电解：阳极：（与电源的正极相连）发生氧化反应 惰性电极：溶液中阴离子失电子 （放电顺序：I ->Br ->Cl ->OH - ） 阴极:（与电源的负极相连）发生还原反应，溶液中的阳离子得电子 （放电顺序：Ag +>Cu 2+>H +） 注意问题：①书写电极反应式时，要用实际放电的离子．．．．．．． 来表示 ②电解反应的总方程式要注明“通电” 能量 反应物的总能量 生成物的总能量 反应过程 总能量 总能量

化学反应工程复习题

《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器

1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。

化学反应一般原理

第二章化学反应一般原理 化学热力学初步（热化学、化学反应的方向和限度） 一填空题： 1 反应NH4Cl(s)＝HCl(g)＋NH3(g)在300K时，Δr G m o＝86.4kJ.mol-1，在500K时，Δr G m o＝34.6kJ.mol-1，则Δr S m o为( )，Δr H m o为( )。 2 已知反应2HCl(g)＝H2(g)＋Cl2(g)的Δr H m o＝184.6kJ.mol-1，则Δf H m o[HCl(g)]＝( ) kJ.mol-1。 3 注明下列各符号的名称：H ( )；Δr H m ( )；Δr H m o( )；Δf H m o( )。 4 影响化学反应Δr G 的主要因素有（）和（）；利用自由能变判断过程自发性的前提条件是（）。 二判断题 5 反应过程中，随着产物的生成，系统的熵值增大。 6 热等于系统的焓值。 7 等温等压且不做非体积功条件下的自发过程，一定是热力学能降低的过程。 8 标准状态下，任何温度下均不可自发进行的反应，必定是Δr H m o＞0，Δr S m o＜0。 9 稳定单质的Δr G m o、Δr H m o 和Δr S m o均为零。 10 热力学温度为零时，所有元素的熵为零。 11 因为ΔH＝Q p，ΔU＝Q V，所以Q p、Q V均是状态函数。 12 碳酸钙受热分解，是Δr S m o＞0 的反应。 13 “非自发反应”就是指“不可能”实现的反应。 14 热力学能就是指储存一个物体或系统的原子或分子结构内的能量（如：动能、键能、晶格能、表面能等）。 15 Q p＝ΔH，H是状态函数，所以Q p也是状态函数。 三选择题 16 下列物质中标准摩尔生成焓为零的是： A C(金刚石) B P4(白磷) C Br2(g) D O3(g) 17 某反应ΔH＞0，ΔS＞0，则该反应： A 高温自发，低温不自发 B 高温不自发，低温自发 C 任何温度均自发 D 任何温度均不自发 18 标准状态下，反应O3(g)＝3/2O2(g)，已知O3(g)的标准生成焓是142kJ.mol-1。上述反应的焓变Δr H m o应是（）kJ.mol-1。 A 117 B 142 C －142 D 319 19 下列反应中Δr H m o等于AgBr(s) 的Δf H m o的是： A Ag＋(aq) ＋Br－(aq) ＝AgBr(s) B 2Ag(s) ＋Br2(g) ＝2AgBr(s) C 2Ag(s) ＋1/2Br2(l) ＝AgBr(s) D Ag(s) ＋1/2Br2(l) ＝AgBr(s) 20 已知Cu2O(s) ＋1/2O2(g)＝2CuO(s) ，Δr H m o＝－146.02kJ.mol-1；CuO(s)＋Cu(s)＝Cu2O(s) ，Δr H m o＝－11.3kJ.mol-1，则CuO(s)＝Cu(s)＋1/2O2(g) 的Δr H m o＝( )kJ.mol-1。 A ―78.66 B ―157.32 C 314.64 D 157.32 21 下列反应在标准状态下： 反应Ⅰ：2NO2(g) ＝N2O4(g) ，Δr G1o＝－5.8kJ.mol-1

化学反应顺序详解

化学反应顺序 在某体系中加入（或通入）某物质后，若发生的化学反应（或离子反应）有多个，则往往有的先反应，有的后反应，即有其自然规律。下面就体系中发生非氧化还原反应和氧化还原反应两方面反应的先后顺序进行探究。 一、非氧化还原反应的先后顺序 （一）在含A、B、C的物质中加入物质D，且D与A、B、C均反应，而B、C的生成物均与A反应，C的生成物与B反应，则反应的顺序为：A先反应，然后B反应，最后C反应。 例1、在含大量H+、Al3+、NH4+的溶液中逐滴加入NaOH溶液，判断H+、Al3+、NH4+与NaOH溶液反应的先后顺序。[解析]H+与OH-反应生成H2O，Al3+与OH-先生成Al(OH)3进而生成AlO2-，NH4+与OH-反应生成NH3·H2O。而Al(OH)3、AlO2-或NH3·H2O与H+要反应，NH3·H2O与Al3+要反应。 综上所述，此体系中发生化学反应的顺序为H+先反应（第一阶段），接着Al3+反应生成Al(OH)3（第二阶段），再接着是NH4+反应（第三阶段），最后是Al(OH)3与OH-反应生成AlO2-和水（第四阶段）。 即：第一阶段：H++OH-=H2O 第二阶段：Al3++3OH-=Al(OH)3↓ 第三阶段：NH4++OH-=NH3·H2O 第四阶段：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 例2、在Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐渐加入盐酸，判断CO32-、HCO3-与盐酸反应的先后顺序。[解析]CO32-与H+反应先生成HCO3-进而生成H2O和CO2，HCO3-与H+反应生成H2O和CO2。而H2O、CO2要与CO32-反应生成HCO3-。综上所述，此体系发生的化学反应先后顺序为CO32-先与H+生成HCO3-第一阶段），然后HCO3-与H+反应生成H2O和CO2（第二阶段）。 即：第一阶段：CO32-+H+=HCO3-第二阶段：HCO3-+H+=H2O+CO2↑例3、在KOH、Ca(OH)2的混合溶液中逐渐通入CO2气体，判断此过程发生化学反应的先后顺序。[解析]CO2与OH-反应分两步进行。 即CO2+2OH-=CO32-+H2O CO2+H2O+CO32-=2HCO3-

化学反应工程复习+公式指导

化学反应工程复习总结 一、知识点 1.化学反应工程的研究对象与目的，研究内容。 化学反应工程的优化的技术指标。 2.化学反应动力学 转化率、收率与选择性的概念。 反应速率的温度效应和活化能的意义。 反应速率的浓度效应和级数的意义。 3.理想反应器与典型反应特征 理想反应器的含义。 等温间歇反应器的基本方程。 简单不可逆反应和自催化反应的特征和计算方法。 可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征和计算方法。 4.理想管式反应器 管式平推流反应器的基本方程 典型反应的计算。 停留时间、空时和空速的概念。 膨胀因子和膨胀率的概念。 5.连续流动釜式反应器 全混流模型的意义。 全混流反应器的基本方程 全混流反应器的计算。

循环反应器的特征与计算方法。 返混的概念、起因、返混造成的后果。 返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。 6.停留时间分布与非理想流动 停留时间分布的意义，停留时间分布的测定方法。 活塞流和全混流停留时间分布表达式，固相反应的计算方法。 多釜串联模型的基本思想，模型参数 微观混合对反应结果的影响。 7.反应器选型与操作方式 简单反应、自催化和可逆反应的浓度效应特征与优化。 平行反应、串联反应的浓度效应特征与优化。 反应器的操作方式、加料方式。 8．气固催化反应中的传递现象 催化剂外部传递过程分析，极限反应速率与极限传递速率。 Da和外部效率因子的定义及相互关系。流速对外部传递过程的影响。 催化剂内部传递过程分析，Φ和内部效率因子的定义及相互关系。 扩散对表观反应级数及表观活化能的影响。 一级反应内外效率因子的计算。 内外传递阻力的消除方法。 9.热量传递与反应器热稳定性 定态、热稳定性、临界着火温度、临界熄火温度的概念。 催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。

化学反应工程第五版朱炳辰课后习题复习资料

第一章 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应： 3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+ 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） （1） 反应的选择性； （2） （2） 反应器出口气体的组成。 解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为： 0.629Y S 0.961196.11% X 0.720==== （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）， A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol

1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下： 23CO 2H CH OH +? 23222CO 4H (CH )O H O +?+ 242CO 3H CH H O +?+ 24924CO 8H C H OH 3H O +?+ 222CO H O CO H +?+ 由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩 Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ） 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算： （1） （1） 一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2） （2） 甲醇的单程收率和全程收率。 解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料

化学反应工程总结

一、 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——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 二、化学反应动力学 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 ) )((反应区反应时间反应量 反应速率＝ 3. 工业反应动力学规律可表示为： )()(T f C f r T i C i ?= 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。 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E ： E ——cal/mol ，j/mol T ——K R = = j/ 工程问题

三、PFR 与CSTR 基本方程 1. 理想间歇：??-=--==Af A Af A x x A A A c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(00 2. 理想PFR ： ??-=--==Af A Af A x x A A A c c A A R p r dx c r dc v V 00) ()(00τ 3. CSTR ： ) ()(00A A A A A A R p r x c r c c v V -= --== τ 4. 图解法 四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征 0(1)A A A c c x =- 浓度、转化率、反应时间关系式 PFR →CSTR ，CSTR →PFR 基本关系式 PFR （间歇） CSTR 00()Af A c R A p c A V dc v r τ ==--? 0() A A R m A c c V v r τ-= =- n=0 0A A p c x k τ= 0A A p c x k τ= n=1 1ln 1p A k x τ=- 0A A m A c c kc τ-= n=2 011p A A k c c τ=- 02 A A A m c c kc τ-=0 x Af x A τ/c A0 τ

化学反应工程基本概念

第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 （动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 和 参数计算式） 4. 所谓控制体积是指 （能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为 （ 分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为 （非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。 第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方 程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 （P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到 温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。 求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 （2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需，而在340K 时达到同样的转化率仅需，求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。