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主要用于進行工業反應過程的開發、放大和操作優化以及新型反應器和反應技術的開發。
①工業反應過程的開發和放大 在化學反應工程學科建立以前，工業界廣泛采用的方法是逐級經驗放大的方法。其步驟是，首先在小型試驗中進行反應器的選型和確定優越的工藝條件（溫度、壓力、濃度、流速和反應時間度），然后自小至大進行多次中間試驗，直至工業規模。由于全部實驗帶有經驗性質，而且試驗所用設備的尺寸逐級增大，因而取名為逐級經驗放大。中間試驗往往耗資大而歷時久。化學反應工程學科建立以后，逐步形成一套新的數學模型方法。這種方法是首先在小型試驗中確定動力學模型；然后在冷模試驗中確定各類候選反應器的傳遞模型；進而在計算機上進行各候選反應器內反應過程的模擬研究，即在各種不同的工藝條件下對反應器數學模型進行數值求解,預測反應結果,并據此進行反應器的選型，優選工藝條件并設計反應器。采用這種方法時,往往也需要進行適當規模的中間試驗,目的是為了“檢驗”和“修正”模型，以及考察模型中難以包括的因素（如微量雜質的積累，焦油的生成，材質的腐蝕，顆粒粉碎，等等）可能產生影響。而不是為了自小至大進行逐級放大。目前，逐級經驗放大和數學模型兩種方法同時并存，各有適用范圍。但是，即使是逐經級驗放大方法，也常是以化學反應工程的理論為指導，而不再是純經驗性的了。
②工業反應過程的操作優化 實際工業反應過程未必在最優的條件下操作。即使設計是優化的，在實施時往往有許多難以預料的因素，使原定的優化設計條件對實際操作未必是優化的。運用化學反應工程理論對現行的工業反應過程進行分析，結合模擬研究，可找出薄弱環節之所在和進一步調優的方向，通過調節和改造以獲得較大的經濟效益。
③新型反應器和反應技術的開發 反應工程的理論為新反應器和新反應技術的開發指明了方向，研究者可以據此尋找合理的設備結構和操作方法。例如近年來出現的新的化學工程裂解技術和各種新型流化床反應器，都得益于反應工程理論的指導。
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