化学反应工程实验

化工专业实验须知1

化学反应工程实验要求3

实验一HY型沸石催化剂的制备与成型6

一、实验目的7

二、实验原理7

三、HY型沸石催化剂的制备过程8

四、实验装置11

五、实验步骤11

六、实验结果12

七、思考题13

实验二催化剂孔容积测定14

一、实验目的14

二、实验原理14

三、实验方法16

四、实验记录及数据处理17

五、思考题18

实验三分子筛催化剂饱和吸附量的动态测定19

一、实验目的19

二、吸附原理19

三、实验方法20

四、实验装置及实验步骤21

五、数据处理22

六、思考题23

实验四甲苯歧化气固催化反应动力学实验24

一、目的要求24

二、基本原理24

三、设备与装置26

四、实验步骤27

五、实验注意事项28

六、数据处理28

七、思考题30

实验五反应器停留时间分布的实验测定31

一、实验目的31

二、实验原理31

三、实验装置34

四、实验步骤34

五、数据处理35

六、思考题35

实验六油品黏度测定36

一、实验目的36

二、实验原理36

三、实验仪器38

四、实验步骤39

五、如何判定黏度计是否准确39

六、思考题40

实验七DBP酯化反应动力学实验41

一、实验目的41

二、实验原理41

三、实验仪器和药品42

四、实验方法42

五、数据处理42

六、思考题43

实验八催化剂程序升温还原/脱附表征44

一、实验目的44

二、实验原理44

三、仪器和试剂48

四、实验步骤48

五、思考题49

实验九分子筛催化剂的热重差热分析实验50

一、实验目的50

二、实验原理50

三、实验仪器及试样制备54

四、实验步骤55

五、思考题56

实验十催化剂比表面积测定57

一、实验目的57

二、实验原理57

三、吸附仪装置与试剂57

四、样品测定前期的仪器操作过程及方法59

五、测定表面积的方法与步骤60

六、思考题62

实验十一气-固相吸附热力学实验63

一、实验目的63

二、实验原理63

三、流动吸附仪装置与试剂64

四、实验步骤66

五、思考题67

实验十二液-固相间歇/脉冲吸附动力学实验68

一、实验目的68

二、实验原理68

三、液相吸附装置与实验过程68

四、实验吸附过程计算71

五、思考题72

附录73

附录一化学反应工程课程实验成绩评定办法73

一、总则73

二、成绩评定内容73

三、成绩评定及参考标准73

四、附则74

附录二实验室一般安全知识75

一、安全守则75

二、常用仪器设备的安全操作75

参考文献78

本书将编者部分科研工作的实验方法融入教材中，结合相关理论知识和基础概念，能够更有效地提高学生的学习能力和主观能动性。书中实验分为化学反应过程和物理化学过程，列举了常用分析仪器的使用方法和实验数据的测量手段。教材侧重于培养学生的实验操作、数据测量和结果分析等方面技能，以便学生在以后的工作学习中能够举一反三，学以致用。本教材适用于化工、工业催化等工程应用专业的本科生和研究生使用，也可以为相关领域的技术人员提供参考。

化学反应工程学科体系已大体形成，理论研究也渐趋完善。在工业应用中，在定性的指导方面已经发挥了很大的作用。但是，与理论研究相比较，反应器内传递过程的实验研究和数据的积累还很薄弱，特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系研究得还很不够。因此，反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合，以便相辅相成。同时，化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新的理论问题，需要进一步的研究。2100433B

化学反应工程的研究内容主要包括以下几个方面：

①研究化学反应规律，建立反应动力学模型　亦即对所研究的化学反应，以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓度等的关系。这本来是物理化学的研究领域，但是化学反应工程工作者由于工业实践的需要，在这方面也进行了大量的工作。不同之处是，化学反应工程工作者着重于建立反应速率的定量关系式，而且更多地依赖于实验测定和数据关联。多年来，已发展了一整套动力学实验研究方法，其中包括各种实验用反应器的使用、实验数据的统计处理方法和实验规划方法等。②研究反应器的传递规律，建立反应器传递模型　亦即对各类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究，并力求以数学式予以表达。由于传递过程只是物理的，所以研究时可以避免化学反应，用廉价的模拟物系（如空气、水、砂子等）代替实际反应物系进行实验。这种实验常称为冷态模拟实验，简称冷模实验。传递过程的规律可能因设备尺寸而异，冷模实验所采用的设备应是一系列不同尺寸的装置；为可靠起见，所用设备甚至还包括与工业规模相仿的大型实验装置。各类反应器内的传递过程大都比较复杂，有待更深入地去研究。③研究反应器内传递过程对反应结果的影响　对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程，在其反应动力学模型和反应器传递模型都已确定的条件下，将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解，就可以预测反应结果和反应器操作性能。由于实际工业反应过程的复杂性，至今尚不能对所有工业反应过程都建立可供实用的反应动力学模型和反应器传递模型。因此，进行化学反应工程的理论研究时，概括性地提出若干个典型的传递过程。例如：伴随着流动发生的各种不同的混合，如返混、微观混合、滴际混合等；反应过程中的传质和传热，包括反应相外传质和传热（传质和反应相继发生）和反应相内传质和传热（反应和传质同时进行）。然后，对各个典型传递过程逐个地进行研究，忽略其他因素，单独地考察其对不同类型反应结果的影响。例如，对反应相外的传质，理论研究得出其判据为达姆科勒数Dα，并已导出当Dα取不同值时外部传质对反应结果的影响程度。同样，对反应相内的传质，也得出了相应的判据西勒模数φ。这些理论研究成果构成了本学科内容的重要组成部分。这些成果一般并不一定能够直接用于反应器的设计，但是对于分析判断却有重要的指导意义。

化学反应工程课程定位

化学反应工程课程是化学工程与工艺类专业的核心课程，是一门涉及物理化学、化工传递过程、优化与控制等知识领域广泛、内容新颖而难点较多的学科，是华东理工大学第一批21门重点建设课程之一。

化学反应工程适应对象

化学反应工程课程适用于化学工程与工艺类专业学习。