化学反应与设备期末复习提纲

化学反应设备与过程期末复习提纲一反应器选型均相反应器的选型（掌握管式反应器、釜式反应器的应用、特点、结构、选型依据）非均相反应器的选型（掌握固定床反应器、流化床反应器的应用、特点、使用反应类型、反应器结构、选型依据）练习题1、管式反应器的特点是什么？基本结构有哪些？答：管式反应器是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器，通常长径比大于50~100。管式反应器的特点为：1）单位体积传热面积大；2）生产效率高；3）适用于大型化和连续化生产，便于计算机集散控制，产品质量有保证；4）返混小，管内流体流型接近于理想置换。管式反应器的结构组成包括：直管、弯管、密封环、法兰及紧固件、温差补偿器、传热夹套、连接管和机架等。2、固定床反应器分为哪几种类型？其中单段绝热式固定床可适用于哪些化学反应类型？答：按传热方式分，固定床反应器可分为绝热式和换热式固定床；按反应器中流体流动方向分，固定床反应器可分为轴向流动和径向流动固定床。单段绝热式固定床可适用于反应热效应不大，过程中允许温度有较宽变动范围的反应；或者反应热效应比较大，但反应对于温度变化不敏感的化学反应；或者反应热效应很大，但是反应速率非常快的化学反应。3、釜式反应器的基本结构及其作用是什么？答：略釜式反应器主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部分；各部分的作用，壳体：盛装物料，提供反应空间；搅拌装置：加强反应釜内物料的均匀混合，强化传热和传质；轴封：防止反应釜中物料泄漏；换热装置：控制反应温度。4、简述固定床反应器的优缺点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。优点：催化剂在床层内不易磨损；床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；缺点：固定床中的传热较差；催化剂的更换必须停产进行。5、简述流化床反应器的优缺点？答：优点：1）传热效能高，而且床内温度易维持均匀；2）大量固体粒子可方便的往来输送，对于催化剂迅速失活而需随时再生的过程来说，能够实现大规模的连续生产；3）由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。缺点：1）气流状况不均，不少气体以气泡状态经过床层，气—固两相接触不够有效；2）粒子运动基本上是全混式，因此停留时间不一。在以粒子为加工对象时，影响产品质量的均一性，且粒子的全混造成了气体的部分返混，影响反应速率和造成副反应的增加；3）粒子的磨损和带出造成催化剂的损失，并要设置旋风分离器等粒子回收系统。二反应器的设计及优化基本概念宏观动力学、本征动力学、化学动力学方程、均相反应、单一反应、复杂反应、基元反应、非基元反应、转化率、反应分子数、反应级数、反应活化能、催化作用的定义、催化剂的特征、组成及功能均相反应动力学（1）单一反应的动力学方程a)反应速率的定义：化学反应速率是单位时间，单位反应体积内反应物的消耗量或产物的生成量。各反应速率间的关系：当V恒定时，=即以各组分的摩尔浓度的变化速率来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示反应速率，上式仅适用于分批式操作。对连续操作（开放系统）b)恒温恒容条件下零级、一级、二级不可逆反应的动力学计算（公式、特点）A→产物（零级）A产物（一级）2A产物（二级）A+B产物（）A+B产物（）c)恒温变容条件下：膨胀因子的定义及涵义恒温变容条件下0级、1级反应的动力学计算。(2)复杂反应的动力学方程掌握可逆反应、平行反应、连串反应的动力学方程的表达a)可逆反应：A≒R（一级反应）b)平行反应（主）（副）假设其均为一级不可逆反应，其微分速率方程：（主） （副）反应物A的总反应速率为：C)连串反应非均相反应动力学气固催化反应过程的一般步骤及控制步骤兰格缪尔吸附模型及吸附等温方程（单组分不解离吸附、两组分不解离吸附）如：单组份的表面覆盖率练习填空、判断与选择1、反应时间长短与初始浓度大小无关的是（一）级反应。2、对反应级数n>1的反应，达到同样转化率，初始浓度提高，反应时间将增加。3、对反应级数n<1的反应，初始浓度提高，达到同样转化率，反应时间将减少。4、反应级数n≥l的反应，大部分反应时间是用于反应的末期。高转化率或低残余浓度的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 会使反应所需时间大幅度地增加。5、有几个反应同时进行，要用几个动力学方程式才能加以描述的称为（复杂）反应。6、所谓双分子反应是针对基元反应而言的。7、对非基元反应，反应级数等于化学反应式的计量系数。8、反应级数只反映反应速率对（浓度）的敏感程度。级数越高，（浓度）对反应速率的影响越大。9、活化能只表明反应速率对（温度）的敏感程度。活化能越大，（温度）对反应速率的影响越大。10、反应A+B→C，已知，则反应级数n=（B）。A.0B.1C.2D.311、反应3A→P，已知，则反应级数n=（A）。A.0B.1C.2D.312、下列属于均相反应的是（C）。A.催化重整B.催化裂解C.HCl与NaOH的中和D.水泥制造13、下列属于非均相反应的是（D）。A.乙酸乙酯水解B.氢气燃烧C.HCl与NaOH的中和D.催化裂解14、对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率（A）。A.B.C.D.15、对于一非恒容均相化学反应，反应产物B的化学反应速率（B）。A.B.C.D.4、流动模型部分（1）基本概念停留时间、返混（2）理想流动模型理想置换流动模型的特点理想混合流动模型的特点（3）非理想流动实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因降低返混程度的措施练习：填空与判断：理想流动模型分为两种类型，即（理想混合流动模型）和（理想置换流动模型）。返混专指（不同时刻）进入反应器的物料之间的混合。说明下列反应器中的返混情况：间歇反应器中返混为（0）,理想置换反应器返混为（0）。理想混合反应器返混为（无穷大）,非理想流动反应器返混为（0到无穷大）。返混带来的最大影响是（反应器进口处反应物高浓度区的消失或降低）。返混对反应来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。降低返混程度的主要措施是（分割），通常有（横向分割）和（纵向分割）两种，其中重要的是（横向分割）。连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用（多釜串联）的操作。9、简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。5、理想反应器设计（1）反应器计算的基本内容及基本方程（2）各种反应器的设计计算a)间歇操作釜式反应器：特点体积和数量计算动力学计算法或间歇操作釜式反应器达到一定转化率需要的反应时间，只取决于过程的反应速率，与反应器的大小无关。b)连续操作釜式反应器：基本特征：过程参数既不随时间变化，也不随反应器内部空间位置而变化，各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。单个连续操作的釜式反应器：多个串联连续操作的釜式反应器解析法：图解法：已知CA0、CAN（或XAN）、VRi，求N。c)连续操作的管式反应器基础计算方程式:或恒温恒容的管式反应器的计算：零级反应：一级反应：二级反应：6、反应器生产能力的比较间歇釜式、连续管式、连续釜式生产能力的比较；多个串联的连续操作釜式反应器的组合优化：掌握两釜串联，等温下进行一级不可逆反应的优化问题；自催化反应的组合优化：自催化反应的速率特征，自催化反应的组合优化；复杂反应的选择性复杂反应选择性的定义：掌握可逆反应和一级不可逆连串反应的浓度效应和温度效应，会根据动力学分析选择最佳反应器型式或反应器组合方式，或适宜的投料方式。练习：填空、选择1、某一反应要求反应物A浓度低、B浓度高对反应有利，应采用以下半间歇操作形式中的（A、B）情况ABCD2、下列（A、D）操作方式适合用于可逆反应。ABCD3、平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与（浓度）无关，仅是（温度）的函数。4.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应（升温）。5、气相反应4A+B→3R+S进料时无惰性气体，A与B以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子=（C）。A.1/4B.2/3C.–1/4D.–2/36、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为（Qt=Qc）、（dQr/dT 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 对一级反应，在等温条件下转化率达到99.9%所需时间为转化率达到50%所需时间的10倍。又设反应为0级或2级，两者的时间比为多少？4、在均相恒温聚合反应中，单体的初始浓度为0.04mol/L和0.08mol/L，在34min内单体均消失20%，求单体消失的速率。5、实验室内用间歇搅拌的烧瓶进行可逆反应，反应2h后，转化率达到99.9%。若将反应器放大，选用连续操作釜式反应器进行此反应，其他工艺条件不变，平均停留时间为2h，试计算该反应的最终出口转化率。6、在恒温间歇操作釜式反应器中，进行某一级液相不可逆反应，13min后反应物转化掉70%，若把此反应移到连续操作管式反应器或连续操作釜式反应器中，进行，为达到相同的转化率，所需的空时空速各位多少？7、计算直径3mm，高6mm的固体催化剂的当量直径和形状系数。8、某固定床反应器所采用的催化剂颗粒的堆积密度和颗粒密度分别为828kg/m3和1300kg/m3，该床层的空隙率是多少？在单管固定床反应器内进行氯乙烯合成的动力学实验，反应管外径25mm。壁厚2.5mm，催化剂填装高度25m，床层空隙率0.45，进口原料气组成：乙烯46%，氯化氢54%（摩尔分数），反应器入口温度413K，压力为常压，空管气速为0.12m/s，试求：（1）原料气体积流量；（2）原料气摩尔流量；（3）原料气质量流速；（4）空间速度和接触时间。