1.1　化學反應的分類

目前，工業上實現的化學反應數量和種類繁多，有多種分類方法。比如，從化學反應的角度，常將化學反應分為無機反應、有機反應和生化反應三大類。而在化學反應工程中，一般從有利于研究反應器的特點和操作的角度對反應進行分類，采用了如下兩種分類方法。

①根據反應過程是否可以用一個化學反應方程式描述，將反應分為單一反應和復合反應。

②根據反應所涉及的相態數目，將反應分為均相反應和多相反應。

1.1.1　單一反應與復合反應

可用一個反應方程式獨立描述的反應稱為單一反應。用多個化學反應式才能完整描述的反應稱為復合反應。這種分類方法不關心反應機理，而只著眼于獨立反應式的數目。

但對于可逆反應，雖然要用正反應和逆反應兩個反應式才能完整描述，但可以用一個反應方程式描述參與反應的各物質數量之間的關系，一般將可逆反應作為單一反應處理。

復合反應一般可分為并聯反應、串聯反應和串-并聯反應，如下列各式所示：

并聯反應：

串聯反應：AC（主產物）D（副產物）

串-并聯反應：

1.1.2　均相反應與多相反應

從化學的角度來看，由于反應機理、使用的催化劑、操作條件等都不相同，苯的氧化反應與苯的加氫反應是完全不同的兩個反應。但是從化學反應工程學的角度看，這兩個反應有如下共同點：所用的催化劑都是固體顆粒，在反應器中催化劑都填充成固定床，反應時苯與空氣或氫氣通入反應器，與床層內的催化劑接觸而發生反應。而且，這兩個反應所采用的反應器型式、結構和操作方式也相似。因此，雖然這兩個反應從化學角度看完全不同，但從反應過程中傳遞現象、流動狀態和反應器的結構等化學反應工程各要素看，將它們歸為一類處理就更合理和方便。

在化學反應工程中，常按照上述思路，根據反應體系所涉及物質相態將反應分為均相反應和多相反應。在單一相態中進行的反應稱為均相反應；反應物（和催化劑）處于兩個或兩個以上相態中，且必須通過相界面傳質才能實現的反應稱為多相反應。前述苯的氧化和加氫反應中存在兩個相態，故屬于多相反應。

均相反應一般分為氣相反應和液相反應兩大類。而多相反應根據氣、液和固三種相態的不同組合以及是否有催化劑參與存在多種類型。表1-1列出了化學反應工程中根據相態區分的代表性反應類型，并給出了相應的工業實例。

應該指出，由于反應器的設計和操作主要著眼于反應器中物質的物理特性（如傳遞過程和流動狀態）對反應過程的影響，而這些物理特性均與反應物的相態密切相關，本書將主要按相態對反應進行分類，首先分析均相反應及其反應器，然后討論氣固、氣液和氣液固多相反應及其反應器。