反应工程 公式总结

第一章1、过程工业：以物质转化为核心2、装置与产品制造工业：以物件的加工和组装为核心3、化工过程：原料获取(预处理）、化学反应过程、产品分离和提纯4、本科目研究的对象:以工业规模进行化学反应过程,目的：实现工业反应过程的优化5、实现工业反应过程的优化分两类:设计优化、操作优化6、反应过程优化的技术指标:反应速率、反应选择率、反应收率、能量消耗7、决策变量：结构变量、操作方式、工艺条件（结构变量：反应器类型，单相：均相管式反应器和均相釜式反应器，两相,：固定床反应器，液化床，气液相反应器，三相：）（操作方式：间歇、连续、半连续，加料方式：一次性、分批加料、分段加料）8、化学反应工程研究的内容：1化学反应过程（容积、表面反应过程）1、物理传递过程（反混合不均匀性、传质过程、传热过程）9、研究方法(数学模型法）:数学表达式即动力学方程式（一反）、物料、热量、动量衡算式(三传）、参数计算式10、数学模型法基本特征:过程分解、过程简化第二章1、化学反应动力学是研究化学反应速率和机理的科学2、本征动力学（微观）:排除物理过程，表观动力学（宏观)：包含物理过程3、反应速率定义：反应量/（反应时间）（反应区）4、均相前提：分子尺度上混合均匀、特征：无物理过程5、复杂反应（可逆反应、自催化反应、平行反应、串联反应）6、固体催化剂的组成及活化:特点:活性、选择性、稳定性,组成：活性成分、载体、助催化剂，活化：还原。

7、化学反应过程分为：容积反应过程、表面反应过程8、气固相催化反应过程包括：(内、外)扩散过程、表面反应过程9、吸附模型:理想吸附模型、真实吸附模型10、反应级数的工程意义是：表示反应速率对于反应物浓度变化的敏感程度11、气液非均相反应过程的反应区取法分为：选用液相体积、选用反应器体积12、在包含物理过程影响下测得的反应速率称为表观反应速率。

13、物理传质过程与化学反应过程串联时，通常是慢一步速率的决定表现反应速率(过程速率的控制步骤）14、均相反应动力学是研究反应在同一项中进行的规律性.15、工程上实际的均相反应应满足两个条件：反应系统可以成为均相、预混合过程的时间远小于反应时间吸附分为物理、化学吸附16、化学吸附可分为：活化化学吸附、非活化化学吸附17、化学反应速率特征可以概括地表示为反应速率的浓度效应、温度效应18、基本的物理过程有：返混、传质、传热19、气固相催化反应是指气体在固体催化剂上进行的催化反应第三章1、反应器设计的基本内容：选择合适的反应器类型、确定最佳工艺条件、计算反应器体积2、反应器设计的基本方程包括反应动力学方程式、物料衡算方程式、热量衡算方程式、动量衡算方程式3、物料衡算和反应速率式式描述反应器性能的两个最基本的方程式4、辅助时间是指装料、升温、降温、卸料、清洗时间的总和5、反应后期转化问题的严重程度顺序是：二级＞一级＞零级6、反应物同时进行两个或两个以上的反应成为平行反应7、平行反应选择率的温度效应是：高温度有利于活化能高的反应8、串联反应：反应物能进一步反应生成其他副产物的反应9、间歇反应器的反应体积是指反应物在反应器中所占的体积第四章1、反应前后物料浓度变化不明显：衡容反应系统2、表征反应前后分子数变化程度的方法的有：膨胀率发、膨胀因子法3、膨胀率￠的定义是指反应组分全部转化后系统体积变化的分率第五章1、全混流：釜式反应器中，一边连续加料、另一边连续出料2、返混：停留时间不同物料的混合3、造成返混的原因：设备中存在不同尺度的环流、不均匀的速度分布4、限制返混的主要措施：分割（横向、纵向）5、连续釜反应器特点：反应物料浓度降低至出料水平，降低了反应速度6、返混是连续化反应时伴生的现象,原因是空间的反向运动和不均匀速度分布第六章1、混合现象：宏观、微观混合2示踪物的输入方法有阶跃注入法、脉冲注入法、周期注入法3、连续反应过程的考察方法：以反应器、反应物料为对象的的考察方法4、非理想流动模型分为：数学模型方法、扩散模型（适合于返混程度较小的非理想流动模型)、多级全混流模型。

初中化学化学反应公式总结化学反应公式是化学方程的核心内容，它通过化学符号和数字的组合描述了化学反应的物质转化过程。

化学反应公式的总结是初中化学学习的重要内容之一。

下面我将对初中化学中常见的化学反应公式进行总结。

在化学反应中，反应物与生成物之间发生原子的重新组合和化学键的断裂与形成。

化学反应公式通过化学符号和数字的组合来表示反应物与生成物之间的关系。

首先，我们需要了解化学反应公式的基本格式。

化学反应公式一般由反应物和生成物两部分组成，它们之间中间用箭头表示。

例如，当我们将氢气和氧气放电反应时，我们得到了水。

该反应可以用如下公式表示：2H2 + O2 → 2H2O在这个反应式中，2H2和O2是反应物，2H2O是生成物。

箭头表示化学反应的方向，从反应物指向生成物。

化学反应公式中的化学符号表示原子、离子或分子的种类。

化学符号由元素的符号组成，如氢气的符号为H，氧气的符号为O。

化学反应公式中的数字表示原子、离子或分子的数目，即表示反应物和生成物的比例关系。

这些数字称为化学方程式的系数。

在化学反应公式中，我们可以观察到一些重要现象。

首先，反应物和生成物的总质量不变。

这是因为在化学反应中，原子的质量是守恒的。

例如，当我们将氧气与石墨反应制得二氧化碳时，如果我们知道反应物的质量，那么我们可以通过质量守恒定律计算出生成物的质量。

其次，反应物和生成物的摩尔比是固定的。

每个物质中的原子数目是固定的，这意味着反应物和生成物的化学方程式中的系数关系是固定的。

例如，在氢气和氧气反应生成水的化学方程式中，氢气和氧气的摩尔比是2:1。

除了基本的化学反应公式，还有一些特殊的化学反应类型需要我们了解。

酸碱中和反应是常见的一种化学反应。

在酸和碱反应中，酸中的氢离子与碱中的氢氧根离子结合形成水和盐。

该反应可以用以下公式表示：酸 + 碱→ 盐 + 水例如，我们将硫酸与氢氧化钠反应，得到硫酸钠和水：H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O氧化还原反应是另一种重要的化学反应类型。

反应工程计算示例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），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为A P 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 moln 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所以，反应器出口气体组成为：2.14在Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应：65326636(）⇔+C H CH CH C H C H以A,B 及R 分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：（1）σσ+⇔A A （2）σσ⇔+A B R（3）σσ⇔+B B若表面反应为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。

解：根据速率控制步骤及定态近似原理，除表面反应外，其它两步达到平衡，描述如下：θσσθθθ+⇔==A VA A A A VAp A A K K pσσθθ⇔+=-A A R B A B Rr k kpθσσθθθ⇔+==B V B B B B VBp B B K K p以表面反应速率方程来代表整个反应的速率方程：θθ=-A A R B r k kp由于1θθθ++=A B V将,θθA B 代入上式得： 1θθθ++=A A V B B V V K p K p整理得：11θ=++V A A B BK p K p将,,θθθA B V 代入速率方程中()/111-=-=++++++A A R B B A B R PA A AB B A A B B A A B B kK p kp K p k p p p K r K p K p K p K p K p K p其中/==AP A B k kK K kK kK2.15在银催化剂上进行乙烯氧化反应：2422422+→C H O C H O化作22()()2()+→A B R 其反应步骤可表示如下：（1）σσ+⇔A A （2）222σσ+⇔B B （3）σσσσ+⇔+A B R（4）σσ⇔+R R若是第三步是速率控制步骤，试推导其动力学方程。

1、化学反应分类：（按相类分类）均相反应，非均相反应，（按操作分类）间歇操作，连续操作，半连续操作。

2、反应器分类：⑴ 管式反应器，一般长径比大于30⑵ 槽式反应器，一般高径比为1—3 ⑶ 塔式反应器，一般高径比在3—30之间；按传热条件分类：等温反应器，绝热反应器，非等温、非绝热反应器3、化学反应速率：4、化学反应动力学方程： 阿累尼乌斯关系：5、反应级数：m ，n ：A ，B 组分的反应级数，m +n 为此反应的总级数。

如果反应级数与反应组份的化学计量系数相同，即m =a 并且n =b ，此反应可能是基元反应。

基元反应的总级数一般为1或2，极个别有3，没有大于3级的基元反应。

6、有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间的关系。

7、动力学方程的方法：积分法、微分法8、化学反应器的设计基础：按混淆分类：间歇反应器，平推流反13s m mol d d 1--⋅=t V r ξ13B A c A s m mol --⋅=-n m c c k r RT Ek k -=ec0c 222A B C A C DB D E +↔+↔+↔222123422125622212342345656222222A A BC A CD B A B C B DE C A B C A C DD A C D B D EE B D Er k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c =-+-+=-+-+=--+=--+=-应器（理想置换反应器、活塞流反应器），全混流反应器9、间歇反应器的特点：①由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各位置的物料温度、浓度都相同；②由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物料在反应器中停留时间相同，不存在不同停留时间物料的混合，即无返混现象；③出料组成与反应器内物料的最终组成相同；④为间歇操作，有辅助生产时间。

化学反应工程复习公式指导化学反应工程是化学工程的重要分支之一，主要涉及到反应速率、反应平衡、反应热力学等方面的问题。

在进行化学反应工程的设计和优化时，需要运用一系列的公式，以指导实际操作和解决问题。

以下是一些常见的化学反应工程公式，供复习和参考。

1.反应速率公式在化学反应中，反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的量。

一般来说，化学反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系。

根据实验数据，可以通过拟合得到反应速率公式。

常见的反应速率公式有：-零级反应速率：r=k-一级反应速率：r=k[A]-二级反应速率：r=k[A]²-伴随一级反应速率：r=k[A]·[B]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[A]和[B]为反应物浓度。

2.反应平衡公式在反应平衡条件下，反应物和生成物的浓度保持不变。

根据反应平衡常数，可以得到反应平衡公式。

常见的反应平衡公式有：-简单反应物与生成物的摩尔比例：aA+bB⇌cC+dD其中，a、b、c、d分别为反应物和生成物的系数，A、B、C、D分别为反应物和生成物的摩尔浓度。

反应物和生成物的关系可以表示为：Kc=[C]ᶜ[D]ᵈ/[A]ᵃ[B]ᵇ-简单反应物与生成物的分压比例：aA+bB⇌cC+dD其中，a、b、c、d分别为反应物和生成物的系数，A、B、C、D分别为反应物和生成物的分压。

反应物和生成物的关系可以表示为：Kp=(Pc/RT)ᶜ(Pd/RT)ᵈ/(Pa/RT)ᵃ(Pb/RT)ᵇ其中，R为理想气体常量，T为温度，Pa、Pb、Pc、Pd分别为反应物和生成物的分压。

3.反应热力学公式反应热力学研究反应热效应与反应过程的关系。

常见的反应热力学公式有：-反应焓变公式：ΔH=Σ(nᵢHᵢ)其中，ΔH为反应焓变，nᵢ为反应物或生成物的摩尔数，Hᵢ为反应物或生成物的摩尔焓。

-熵变公式：ΔS=Σ(nᵢSᵢ)其中，ΔS为反应熵变，nᵢ为反应物或生成物的摩尔数，Sᵢ为反应物或生成物的摩尔熵。

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3. 工业反应动力学规律可表示为：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 = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 三、PFR 与CSTR 基本方程1. 理想间歇：⎰⎰-=--==Af A Af A x x AAA 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 AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ工程问题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 n=00A A p c x k τ= 0A A p c x k τ=n=1n=20 x Af x Aτ五、可逆反应 A P))((21Ae A C C k k -+=温度效应： 浓度效应： PFR 积分式CSTR ：由基本方程导出k 1k 2六、平行反应211211n An A n AS P P C k C k C k r rr +=+=β， 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。

化工设计常用公式与数据化工设计是指利用化学、物理和工程原理，开发和设计能够从原材料中生产出所需产品的过程。

在化工设计过程中，需要使用一些常用的公式和数据来进行计算和设计。

下面是一些化工设计常用的公式和数据。

1.反应速率公式：化工设计中经常需要计算反应速率，可以根据不同反应的类型和机制采用不同的反应速率公式。

例如，在二级反应中，反应速率公式可以表示为r=kC_A^2，其中r是反应速率，k是反应速率常数，C_A是反应物A的浓度。

2.物质平衡公式：物质平衡是化工设计中一个重要的考虑因素。

根据质量守恒定律和物质守恒定律，可以得到物质平衡公式。

例如，在一个闭合系统中，物质平衡可以表示为Σ(m_i*x_i)=0，其中m_i是物质i的质量，x_i是物质i的摩尔分数。

3.能量平衡公式：能量平衡是化工设计中考虑的另一个重要因素。

根据能量守恒定律，可以得到能量平衡公式。

例如，在一个恒温系统中，能量平衡可以表示为Q=ΔU+W，其中Q是系统吸收的热量，ΔU是系统内部能量的变化，W是系统对外做的功。

4.蒸馏塔设计公式：蒸馏是化工过程中常用的分离技术之一、在蒸馏塔的设计中，需要使用一些公式来计算塔的高度和塔板的数目。

例如，麦克百尔公式可以用于计算理论塔板数目N，该公式为N=H/Δh+1，其中H 是有效塔高，Δh是每个塔板的高度。

5.流体力学公式：在液体和气体的流动过程中，需要使用一些流体力学公式来进行计算和设计。

例如，伯努利方程可以用于计算流体在不同位置的速度和压力。

另外，雷诺数可以用于判断流体流动的状态是层流还是湍流，可以表示为Re=ρVD/μ，其中ρ是流体密度，V是流体速度，D 是流体流动的特征长度，μ是流体的动力粘度。

6.化学能值数据：在化工设计中，需要使用一些化学能值数据来进行计算。

例如，反应热可以用于计算反应的放热或吸热程度，化学键能可以用于计算特定化学键的能量。

这些数据可以通过化学数据库或相关文献获得。

7.物性数据：化工设计中，需要使用一些物质的物性数据。

初中必背化学公式大全一、燃烧反应相关的公式：1.燃烧反应的一般式：燃料+氧气→二氧化碳+水2.燃烧反应的热效应公式：热效应=反应物的焓变-生成物的焓变3.燃烧反应的反应热公式：反应热=温升×积分热容4.燃烧反应的计算公式：燃料的质量=燃料的体积×燃料的密度二、酸碱反应相关的公式：1.酸碱反应的一般式：酸+碱→盐+水2.酸碱反应的物质标识公式：酸＋碱→盐＋水3.酸碱反应的浓度公式：浓度=物质的量÷溶液的体积4.酸碱反应的计算公式：计算物质质量=溶液的体积×浓度×分子量三、氧化还原反应相关的公式：1.氧化还原反应的一般式：氧化剂+还原剂→氧化物+还原物2.氧化还原反应的电位差计算公式：电位差=氧化剂的标准电位-还原剂的标准电位3.氧化还原反应的反应方程式：氧化剂＋还原剂→氧化物＋还原物四、等离子体平衡相关的公式：1.离子平衡的离子平衡常数公式：离子平衡常数=产物的浓度之积÷反应物的浓度之积2.离子平衡的离子浓度公式：离子浓度=物质的量÷溶液的体积五、化学反应速率相关的公式：1.化学反应速率的定义公式：化学反应速率=变化量÷变化时间2.化学反应速率的计算公式：化学反应速率=2.303×种质量的变化量÷平均摩尔质量×变化时间3.化学反应速率的影响因素公式：化学反应速率=反应物摩尔浓度的次方×温度÷反应物摩尔浓度之积六、溶液浓度相关的公式：1.浓溶液的制备公式：溶质的质量=浓度×溶液的体积2.稀溶液的制备公式：溶质的质量=溶质的摩尔质量×溶质的摩尔浓度×溶液的体积七、气体性质相关的公式：1.理想气体定律公式：PV=nRT2.气体摩尔质量的计算公式：摩尔质量=质量÷物质的量3.摩尔气体体积的计算公式：摩尔体积=体积÷物质的量。

化学反应动力学的基本概念和公式化学反应是化学学科中非常重要的一个方面，反应动力学则是反应中非常重要的一个分支。

反应动力学主要探讨反应速度、反应进程的基本规律性和一些基本公式。

在本篇文章中，我们将探讨一些化学反应动力学的基本概念和公式。

1. 反应速率反应速率是指在一定时间内反应物质的浓度改变的量。

通常用单位时间内的摩尔物质消耗量来表示。

假定一个反应物A，它在单位时间内从开始的浓度为[A]的状态发生x的化学变化，于是反应速率为dx/dt，其单位是mol·L^-1·s^-1。

反应速率的大小受到影响的因素有很多，如temperaturec，浓度，传质，催化剂，等等。

2. 反应级数反应级数是指反应速率对反应物浓度的依赖性。

反应级数是指速率与各反应物浓度的乘积的积为几次幂。

一阶反应的速率正比于反应物浓度的一次方，即v=k[A]；二阶反应速率正比于反应物浓度的二次方，即v=k[A]^2。

反应级数是可以通过实验来确定的。

3. 反应速率常数反应速率常数决定了反应速率大小。

反应速率常数取决于反应物质的物理和化学性质，温度，催化剂，等等。

反应速率常数通常表示为k，其单位为mol·L^-1·s^-1。

对于简单的单一反应，反应速率常数越大，反应速率就越快。

当两种物质发生反应时，它们的反应速率常数是唯一的，并且取决于反应条件。

4. 反应的活化能反应活化能指的是反应物在反应中所必须克服的能垒，也就是各反应步骤中能量最高的那个阶段。

反应每一步的进展都需要一定的能量，在反应速率与反应温度呈指数关系的表达式中可证。

通常用Ea来表示反应活化能，单位是J∙mol^-1或kcal。

然而，反应活化能往往大于反应释放的能量，因此反应所能释放的能量往往小于Ea。

5. Arrhenius方程式在化学反应动力学中，Arrhenius方程式被广泛用于描述化学反应速率如何随着温度变化而变化。

Arrhenius方程式表示为：k=Ae-θ/RT其中k是反应速率常数，A是指呈指数式变化的常数，θ是反应的活化能，R是气体常数，T是反应温度。

化学反应工程膨胀因子定义和计算
化学反应工程中的膨胀因子是指在反应过程中，物质体积或容积发生变化时，所对应的相对变化率。

膨胀因子可以用来衡量反应过程中物质的膨胀程度，并且在化学反应工程中有广泛的应用。

膨胀因子的计算公式如下：
膨胀因子 = (V2 - V1)/V1
其中，V1和V2分别表示反应前后物质的体积或容积，膨胀因子的值大于1时表示物质膨胀，小于1时表示物质收缩。

例如，在反应过程中，氧化铝的体积从10L变为
20L，则其膨胀因子为：
膨胀因子 = (20L - 10L)/10L = 1
这表明氧化铝在反应过程中体积增加了100%。