1.1　化学反应的分类

目前，工业上实现的化学反应数量和种类繁多，有多种分类方法。比如，从化学反应的角度，常将化学反应分为无机反应、有机反应和生化反应三大类。而在化学反应工程中，一般从有利于研究反应器的特点和操作的角度对反应进行分类，采用了如下两种分类方法。

①根据反应过程是否可以用一个化学反应方程式描述，将反应分为单一反应和复合反应。

②根据反应所涉及的相态数目，将反应分为均相反应和多相反应。

1.1.1　单一反应与复合反应

可用一个反应方程式独立描述的反应称为单一反应。用多个化学反应式才能完整描述的反应称为复合反应。这种分类方法不关心反应机理，而只着眼于独立反应式的数目。

但对于可逆反应，虽然要用正反应和逆反应两个反应式才能完整描述，但可以用一个反应方程式描述参与反应的各物质数量之间的关系，一般将可逆反应作为单一反应处理。

复合反应一般可分为并联反应、串联反应和串-并联反应，如下列各式所示：

并联反应：

串联反应：AC（主产物）D（副产物）

串-并联反应：

1.1.2　均相反应与多相反应

从化学的角度来看，由于反应机理、使用的催化剂、操作条件等都不相同，苯的氧化反应与苯的加氢反应是完全不同的两个反应。但是从化学反应工程学的角度看，这两个反应有如下共同点：所用的催化剂都是固体颗粒，在反应器中催化剂都填充成固定床，反应时苯与空气或氢气通入反应器，与床层内的催化剂接触而发生反应。而且，这两个反应所采用的反应器型式、结构和操作方式也相似。因此，虽然这两个反应从化学角度看完全不同，但从反应过程中传递现象、流动状态和反应器的结构等化学反应工程各要素看，将它们归为一类处理就更合理和方便。

在化学反应工程中，常按照上述思路，根据反应体系所涉及物质相态将反应分为均相反应和多相反应。在单一相态中进行的反应称为均相反应；反应物（和催化剂）处于两个或两个以上相态中，且必须通过相界面传质才能实现的反应称为多相反应。前述苯的氧化和加氢反应中存在两个相态，故属于多相反应。

均相反应一般分为气相反应和液相反应两大类。而多相反应根据气、液和固三种相态的不同组合以及是否有催化剂参与存在多种类型。表1-1列出了化学反应工程中根据相态区分的代表性反应类型，并给出了相应的工业实例。

表1-1　化学反应工程中按相态对化学反应的分类

应该指出，由于反应器的设计和操作主要着眼于反应器中物质的物理特性（如传递过程和流动状态）对反应过程的影响，而这些物理特性均与反应物的相态密切相关，本书将主要按相态对反应进行分类，首先分析均相反应及其反应器，然后讨论气固、气液和气液固多相反应及其反应器。