反应工程_天大_李绍芬
化学反应工程教案
化学反应工程课程教案课次17课时 2 课型(请打√)理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□授课题目(教学章、节或主题):第7章气固相催化反应流化床反应器7、3流化床反应过程的计算教学目的、要求(分掌握、熟悉、了解三个层次)::1、掌握流化床的基本概念;２、掌握流化床的工艺计算;教学重点及难点:重点:固定床催化反应器的特点、类型和设计要求。
难点:一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算、教学基本内容方法及手段7、１流化床的基本概念流态化现象:使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体的操作。
固体颗粒层与流体接触的不同类型:7、1、1流化床的基本概念1）当通过床层的流体流量较小时,颗粒受到的升力(浮力与曳力之和)小于颗粒自身重力时,颗粒在床层内静止不动,流体由颗粒之间的空隙通过。
此时床层称为固定床。
讲解2）随着流体流量增加,颗粒受到的曳力也随着增大、若颗粒受到的升力恰好等于自身重量时,颗粒受力处于平衡状态,故颗粒将在床层内作上下、左右、前后的激烈运动,这种现象被称为固体的流态化,整个床层称为流化床、曳力(表面曳力、形体曳力)曳力是流体对固体的作用力,而阻力是固体壁对流体的作用力,两者是作用力与反作用力的关系。
表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起,形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力部分引起、３)。
流化床类似液体的性状(a) 轻的固体浮起;(b)表面保持水平;(c)固体颗粒从孔中喷出;(d)床面拉平;(ｅ)床层重量除以截面积等于压强流化床的优点(1) 颗粒流动类似液体,易于处理、控制;(2) 固体颗粒迅速混合,整个床层等温;(3) 颗粒能够在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有估计在床层之间传递;(4) 宜于大规模操作;(５) 气体和固体之间的热质传递较其它方式高;(6) 流化床与床内构件的给热系数大、浓相段和稀相段(P18５-１86)1)、当流体通过固体床层的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度(p188),颗粒在气流作用下悬浮于床层中,所形成的流固混合物称为浓相段。
提高化学反应工程教学效果的一些体会
题 能力 、 决 问题 能力 和实 际应用 能力具 有 十分重 要 的作 用 。本文 从 教材 、 学 内容 、 学 方法 、 验教 学 和考 核 解 教 教 实 方 法几个方 面 ， 讨 了提高化 学反应 工程 课程 教学效 果 的一些体 会 。 探
关键词 ： 化学反应工程； 教学方法 ； 教学实践
ｔ ｎ．Ｓ ｍｅ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｓ ｗｅ ｅ ｄｉｃ ｓｅ ｎ ｉ ｒ ｖｎ ｈ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｅ ｔｆｏ ｔａ ｈ ｎ ｔｒａ ｓ ｅ ｃ ｉ ｇ ｃ ｎｅ ｔ ｅ ｃ — ｉ ｏ ｏ ｘ ｅ ｎ ｅ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｆ ｃ ｒ ｍ ｅ ｃ ｉ ｇ ｍａ ｅ ｌ ，ｔ ａ ｈ ｎ ｏ ｔｎ ，ｔ ａ ｈ ｉ ｉ ｉｇ ｍｅｈ ｄ ，ｅ ｐｅ ｍｅ ｔｔａ ｈｉｇ ａ ｄ ｅ ａ ｎ ｔｏ ｔ ｏ ｓ ｎ ｔｏ ｓ ｘ ｒ ｎ ｅ ｃ ｎ ｎ ｘ ｍｉ ａｉｎ ｍｅ ｄ ． ｉ ｈ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：Ｃｈ ｍｉａ ａ ｔｏ ｇｎ ｅ ｎ ｄ ｅ ｃ Ｒｅ ｃｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ；ｔａ ｈ ｎ ｔ ｏ ｓ ｅ ｃ ｉ ｇ ｐ ａ ｔ ｅ ｌ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ；ｔａ ｈ ｎ ｒ ｃ ｉ ｃ
作为近代工程科学的重要组成 部分 ， 学工程学这 门 行改 革 和探 讨 。 化 学科 已有一百 年的历史 ， 经历 了第 一阶段 的“ 单元操作 ” 、 第二阶段的“ 三传一反 ” 和第 三阶段的“ 三传三反 ”…。
李绍芬《反应工程》课后习题答案
李绍芬《反应工程》课后习题答案1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） （1） 反应的选择性；（2） （2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol组分 摩尔数（mol ） 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.391. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程(总复习)
反应器 P
分离器
Q
产物
转化率是针对反应物而言，收率则是针对生成物而言，定义为：
与转化率一样，收率也有单程收率和全程收率之分 对于单一反应，转化率与收率数值上相等，且无论按那一个反应产物计算的收率，数 值上都相等，当反应系统进行的反应不止一个时，则不相等。
第一章 绪论
转化率、收率和选择性三者的关系：
等转化率曲线。温度较低时，反应速率随温度的升高 而加快，到达某一极大值后，随着温度的继续升高，
反应速率反而下降。
最佳温度
第二章 反应动力学基础
复合反应：在同一个反应体系中进行若干个化学反应时，称为复合反应。 单位时间内单位体积反应混合物中某一组分i的反应量叫做该组分的转化速率 （i为反应物）或生成速率（i为反应产物），并以符号 来表示。
（2）描述温度变化的能量衡算式，或称能量方程； （能量守恒定律）
（3）描述压力变化的动量衡算式，或称动量方程； （动量守恒定律）
（4）综观三种衡算式，根据各自的守恒定律，均符合下列模式：
17
第二章 反应动力学基础
任何化学反应都以一定的速率进行，通常以单位时间内单位体积反应物系中某一反 应组分的反应量来定义反应速率。
第四章 管式反应器
活塞流和全混流的比较：
根本差别：活塞流无返混存在，全混流的返混程度最大，以致反应物料间不存在
浓度差，也不存在温度差。
单一反应等温管式反应器设计方程
以等速率进行 常数
管式反应器连续操作 方程 等容 = ≠ 管式反应器空时 变容
釜式反应器连续操作 方程
釜式反应器的反应时间
第四章 管式反应器
化学反应工程的“三传一反”
动量、热量和质量传递。
反应进度（ ξ ）的定义：任何反应组分的反应量与其化学计量系数的之比恒为定 值，推广到任何反应，并表示为：
第三章 釜式反应器
������������
1
= − ln 1 − ������
1 − ������
������
化学反应工程——釜式反应器
7
t与CA0有关 t与CA0无关
2. 间歇反应器的反应体积：
������ = ������ ������ + ������
式中： Q0— 单位时间内处理的反应物料的体积（由生产任务决定） t— 反应时间 t0— 辅助时间
1 − ������
������������
������������
1 反应时间：������ =
������������
������������ 1 − ������
若 ������ ≠ 1
t = 1 − ������
−1
������ − 1 ������������
若 ������ = 1
1 ������ = ������
������ = = ������ ������
(5)
������������
初 始 条 件 ： t=0时，CA=CA0 ; CP=0; CQ=0
对 ( 4 ) 积 分 得 ： ∴ ������ =
ln =
ln
(6)
由此式可求得为达到一定的XA所需要的反应时间,式（6）也可写成：
������ = ������ exp − ������ + ������ ������
1 − exp − ������ + ������ ������
������ + ������
两种产物的浓度之比，在任何反应时间下均等于两个反应的速率常数之比。
化学反应工程——釜式反应器
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李绍芬版本 反应工程 课后习题全解 管式反应器
4 管式反应器4.1在常压及800℃等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应： 6532664+→+C H CH H C H CH在反应条件下该反应的速率方程为：0.51.5,/.=T H r C C mol l s式中C T 及C H 分别为甲苯及氢的浓度，mol/l ，原料处理量为2kmol/h ，其中甲苯与氢的摩尔比等于1。
若反应器的直径为50mm ，试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。
解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程，原料甲苯与氢的摩尔比等于1，即：00=T H C C ，则有：0(1)==-T H T T C C C X示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢，其中：53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s所以，所需反应器体积为：00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰TT X X T Tr T T T H T T T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以，反应器的长度为：23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据，改用活塞流反应器生产乙二醇，试计算所需的反应体积，并与间歇釜式反应器进行比较。
解：题给条件说明该反应为液相反应，可视为恒容过程，在习题3.2中已算出：0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C mol l所以，所需反应器体积：00000000(1)()275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-⨯-⎰AX Ar A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X lkC X由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小，间歇釜式反应器的反应体积大，这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。
化学反应工程李绍芬第三版课后答案
化学反应工程李绍芬第三版课后答案1、苯丙素类的基本母核是具有一个或数个（）单元的天然化合物（）[单选题] * AC6-C3基团(正确答案)BC6-C6基团CC5-C3基团DC8-C8基团2、在结晶溶剂的选择过程中首先要遵循的是（）[单选题] *A成分的纯度(正确答案)B相似相容原理C冷却热饱和原理D以上都不对3、阿托品的结构类型是（）[单选题] *A喹啉类B异喹啉类C莨菪烷类(正确答案)D苄基异喹啉类4、E连续回流提取法(正确答案)能用乙醇作溶剂提取的方法有（多选）（）* A浸渍法(正确答案)B渗漉法(正确答案)C煎煮法D回流提取法(正确答案)5、下列应用最广的经典提取方法是（）[单选题] *A水蒸气蒸馏法B溶剂提取法(正确答案)C超临界流体萃取法D超声提取法6、下列化合物中β位有-COOH取代的是（）[单选题] *A大黄素B大黄酸(正确答案)C大黄素甲醚D芦荟大黄素7、属于挥发油特殊提取方法的是（）[单选题] *A酸提碱沉B水蒸气蒸馏(正确答案)C煎煮法D浸渍法8、南五味子保肝的主要效药效成分是（）[单选题] *A蒽醌B香豆素C黄酮D木脂素(正确答案)9、处方中厚朴主要化学成分厚朴酚，其结构类型是（）[单选题] * A黄酮B香豆素C木脂素(正确答案)D三萜皂苷10、具有升华性的生物碱是（）[单选题] *A烟碱B咖啡因(正确答案)C槟榔碱D苦参碱11、游离生物碱和生物碱盐都易溶解的溶剂是（）[单选题] *A三氯甲烷B正丁醇C乙醇(正确答案)D水12、从香豆素类的结构与分类看，下列属于简单香豆素类的是（）[单选题] * A龙脑B七叶内酯(正确答案)C薄荷醇D西瑞香素13、木脂素母核结构中的C6-C3单体数目为（）[单选题] *A1个B2个(正确答案)C3个D4个14、下列不能作为极性吸附剂的是（）[单选题] *A活性炭(正确答案)B氧化铝C硅胶D氧化镁15、碱水提取芦丁时，若PH过高会使（）[单选题] * A产品质量降低B产品收率降低(正确答案)C苷键水解断裂D内酯环开环16、下列含有蒽醌类成分的中药是（）*A丹参B决明子(正确答案)C芦荟(正确答案)D紫草17、分馏法分离挥发油的主要依据是（）[单选题] * A密度的差异B沸点的差异(正确答案)C溶解性的差异D旋光性的差异18、可沉淀具有羧基或邻二酚羟基成分的沉淀法是（）[单选题] *A溶剂沉淀法B醋酸铅沉淀法(正确答案)C酸碱沉淀法D水提醇沉法19、以下哪种方法是利用成分可以直接由固态加热变为气态的原理（）A [单选题] * A升华法(正确答案)B分馏法C沉淀法D透析法20、四氢硼钠反应变红的是（）[单选题] *A山柰酚B橙皮素(正确答案)C大豆素D红花苷21、结晶法一般是在分离纯化物质的哪个阶段常常使用的（）[单选题] * A开始B中期C最后(正确答案)D以上均可22、连续回流提取法与回流提取法比较，其优越性是（）[单选题] *A节省时间且效率高B节省溶剂且效率高(正确答案)C受热时间短D提取量较大23、具有挥发性的生物碱是（）[单选题] *A苦参碱B莨菪碱C麻黄碱(正确答案)D小檗碱24、具有挥发性的生物碱是（）[单选题] *A吗啡碱B麻黄碱(正确答案)C苦参碱D小檗碱25、极性最大的溶剂是（）[单选题] *A酸乙酯(正确答案)B苯C乙醚D氯仿26、二氢黄酮类专属性的颜色反应是（）[单选题] * A盐酸-镁粉反应B四氢硼钠反应(正确答案)C硼酸显色反应D锆盐-枸橼酸反应27、水蛭的主要化学成分是（）[单选题] *A有机酸B蛋白质(正确答案)C多糖D生物碱28、下列化合物中，酸性最强的是（）[单选题] *A芦荟大黄素B大黄酚C大黄素甲醚D大黄酸(正确答案)29、与明胶反应生成沉淀的成分是（）[单选题] *A强心苷B皂苷C有机酸D鞣质(正确答案)30、E连续回流提取法(正确答案)用乙醇作溶剂提取时，下列说法正确的是（）* A对植物细胞壁穿透力强(正确答案)B溶解范围广，提取较全面(正确答案)C提取液中蛋白质、多糖等水溶性杂质少(正确答案)D有防腐作用，提取液不易发霉变质(正确答案)。
化学反应工程第三版李绍芬
化学反应工程第三版李绍芬1. 简介《化学反应工程第三版李绍芬》是一本关于化学反应工程的经典教材，由李绍芬教授主编。
本书主要介绍了化学反应工程的基本概念、原理和应用，涵盖了从反应动力学到反应器设计的各个方面内容。
2. 内容概要本书共分为十个章节，内容涵盖广泛，包括了反应动力学、反应器理论与设计、传热与传质、固定床反应器等。
•第一章介绍了化学反应工程的基本概念和主要内容，为后续章节的学习打下基础。
•第二章详细介绍了反应动力学的理论与实践，包括反应速率方程、反应级数、反应速率常数等概念。
•第三章探讨了反应器的类型和基本原理，包括批式反应器、连续式反应器、半批式反应器等。
•第四章介绍了反应器的设计原则和方法，包括选择反应器类型、确定反应器尺寸等。
•第五章讲解了传热和传质在反应工程中的重要性，介绍了由传热与传质引起的影响和计算方法。
•第六章介绍了固体颗粒的基本性质和反应器，包括固定床反应器的设计和操作。
•…本书结合了理论和实践，并通过大量的实例和案例讲解，使读者能够更好地理解和应用化学反应工程的知识。
3. 特点与亮点《化学反应工程第三版李绍芬》的特点与亮点主要体现在以下几个方面：•综合性和系统性：本书囊括了化学反应工程的各个方面内容，从基本概念到实际应用都有所涉及，能够满足读者全面学习的需求。
•理论与实践结合：本书不仅介绍了反应工程的理论知识，还通过大量实例和案例进行讲解，帮助读者将理论应用到实际中。
•说明详细、语言简洁：本书的说明详细且语言简洁，能够让读者更容易理解和掌握知识。
•更新与全面：本书是第三版教材，对于最新的研究成果和进展进行了更新，并且涵盖了化学反应工程的全面内容。
4. 适用对象《化学反应工程第三版李绍芬》适用于化学工程、化学专业的本科生和研究生，以及从事相关工作或研究的专业人士。
无论是从事科研、工程设计还是教学的相关人士，都可以通过阅读本书来提高自己的理论水平和实践能力。
5. 总结《化学反应工程第三版李绍芬》是一本全面系统介绍化学反应工程的经典教材，其内容涵盖了化学反应工程的各个方面，可以帮助读者更好地理解和应用化学反应工程的知识。
化学反应工程01
n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 0 A B R
二、 转化率 X--针对反应物而言 定义：
某一反应物的转化量 X 该反应物的起始量
注意： 如果反应物不只是一种，针对不同反应物计 算出来的X是不一样的。
精化学反应工程 品 课 程
关键组分（着眼组分）为不过量、贵重的组分（相对而言） 针对关键组分计算，可使X最大到100%
第四节 反应器的操作方式
间歇操:一次性投料，卸料。反应物系参数 (浓度或组成等)随时间变化。 连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反 应器内物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特 点，情况比较复杂。
精化学反应工程 品 课 程
PVC悬浮聚合－－－间歇反应釜
精化学反应工程 品 课 程
精化学反应工程 品 课 程
种 类 特 点 应用范围 固定床 底层内部装有不动的固体颗粒，固体 颗粒可以是催化剂或是反应物 用于多相反应系统
反应过程中反应器内部有固体颗粒的 多相反应体系，可以提 流化床 悬浮和循环运动，提高反应器内液体的混 高传热速率 合性能 固体颗粒自上而下作定向移动与反应 用于多相体系，催化剂 流体逆向接触 可以连续再生
v 0 v 0 v 0
R
A
B
v A A vB B vR R 0 nR n n nR n n
A0 A
B B
0
0
精化学反应工程 品 课 程
2.1 反应进度
A A B B R R
( n A n A0 ) : ( n B n B 0 ) : ( n R n R 0 ) A : B : R
n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 即： A B R
反应工程课程介绍
《化学反应工程》课程简介
化学反应工程是面对工程类专业高年级本科生开设的一门专业课必修课，共34学时。
由于化学反应在化工生产科研中的重要地位，不可避免地使它成为学生素质培养中极为重要的课程。
课程的主要任务是培养学生掌握化工生产中的关键过程—化学反应过程的基本理论和思想方法，使学生能够熟练运用所学的知识解决化工生产和科研中遇到的涉及化学反应的实际问题。
本课程重点强调培养学生运用基础理论和思想方法解决实际问题的能力。
要求学生在学习本课程之前已修“物理化学”、“化工原理”等专业基础课，并在本课程学习期间，熟练应用已有的基础知识，结合本课程的实际需要，理解和掌握本课程的内容。
本课程讲授的主要内容包括：均相反应动力学、均相理想和气固相催化本征动力学和宏观动力学。
考核方式：
本课程为必修考试科目；本课程采用总评成绩评定方法，期末考试卷面成绩占70%，平时成绩占30%。
课程使用的教材和主要参考书：
教材：郭锴等，化学反应工程，第二版，北京：化学工业出版社，2008
主要参考书：
1.陈甘棠，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981
2.朱炳辰，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981
3.李绍芬主编，反应工程，化学工业出版社，1990
4.朱炳辰，房鼎业，姚佩芳编著，化学反应工程例题与习题，华东理工大学
出版社，1993。
化学反应工程历史及展望知识讲解
化学反应工程发展年代实况
￭ 50年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对反应器的 放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化学反应在工业规模 反应器中进行时不可避免地伴随着"三传"现象，必须将化学反应 与"三传"同时结合起来加以考虑和分析。
▪ 另外，又提出了一些重要的基本概念。如"返混"，"反应器稳定性 "，"微观混合"，"伴有化学反应的传质"等。推动了学科的发展。
但是环境与资源的双重约束,使得转变经济发展方式、调整经 济结构已经成为经济持续发展的关键。要求化工行业适应我们当代 和谐发展模式，为低碳经济锁具的代表性的低碳发展模式是和谐、 循环发展的必然要求。
化学反应工程未来展望
我国国情：
在２０世纪，反应工程的存在和发展， 很大程度上服务于大型的石油化工过程和基 础原材料的生产。进入２１世纪，石油化工的 新技术发展逐渐停滞，而由于石油危机带来 的新的能源战略和发展契机，给大型化煤化 工带来了新的浪潮，尤其页岩气的开发和已 探明储量为天然气转化再度带来热点。由于 我国石油资源短缺使大型现代煤化工技术首 先向中国聚集，为中国在煤化工领域带来更 优越的领先契机。
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化学反应工程发展年代实况
￭30年代，石油化学工业刚刚兴起。提出了“单元操作”和“单元 过程”等概念。
单元操作——流体输送，蒸馏，干燥等专管物理工序。 单元过程——磺化，水解，加氢等专管化学反应工序。 1937年，丹克莱尔较系统的阐述了“扩散，流体流动和传热对 化学反应收率的影响”，为化学反应工程的创立奠定了基础。(被 认为是化学动力学发展到“工程技术”阶段的标志)。
李绍芬主编反应工程知识点
反应工程知识点第1章绪论1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率。
2.反应工程一般是按反应物系的相态来分类，将化学反应分为均相反应和多相反应两大类.3.根据反应过程是否使用催化剂,将化学反应分为催化反应和非催化反应两大类。
4.反应进度是指任何反应组分的反应量与其化学计量系数之比，反应进度永远为正值。
5.转化率是针对反应物而言的，收率则是对反应产物而言，转化率、收率和选择性三者的关系：Ｙ＝SX。
6.化学反应工程的主要研究对象是工业反应器,反应器设计的核心内容是确定反应体积，反应器设计最基本的内容是:①选择合适的反应器型式；②确定最佳的操作条件；③确定反应体积。
7.工业反应器放大主要方法是逐级经验放大法和数学模型法。
8.反应器类型可以搞看图填写。
9.工业反应器有三种操作方式：①间歇操作；②连续操作;③半间歇（或半连续操作).第2章反应动力学基础1。
反应速率是指单位时间内单位体积反应物系中某一反应组分的反应量.2。
以反应为例，其反应速率的表达式是或或,用反应进度表式反应速率的表达式：，其反应物转化量与反应产物生产量之间的关系。
3.在溶剂及催化剂和压力一定的情况下，定量描述反应速率与温度及浓度的关系的关系式叫做速率方程或动力学方程，其数学函数表达式,以以不可逆基元反应为例，其速率方程为.4.k为反应速率常数，为温度的函数，其关系式为。
5.绝大多数反应都是非基元反应,但是非基元反应可以看成是若干基元反应的综合结果,即反应机理。
6。
不论可逆反应还是不可逆反应，反应速率总是随着转化率的升高而降低（降低或升高）；不可逆反应及可逆吸热反应，反应速率总是随着温度的升高而加快(减慢或加快）;至于可逆吸热反应，反应温度按最佳温度曲线操作，反应速率最大.7。
在同一反应物系中同时进行若干个化学反应时,称为复合反应。
8。
独立反应是指这些反应中任何一个反应都不可能由其余反应进行线性组合而得到。
9.复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和连串反应.10.当一个反应的反应产物同时又是另一个反应的反应物时，这类反应称为连串反应。
山东科技大学2013年硕士研究生入学考试复试部分参考书目
山东科技大学2013年硕士研究生入学考试复试部分参考书目001资源与环境工程学院复试科目：工程经济学：《工程经济学》（三版）黄谕祥，同济大学出版社，2005计算力学：《计算力学》杨海霞，河海大学出版社，2001《工程热力学》（第五版）廉乐明、谭羽非、吴家正、朱彤，中国建筑工业出版社，2007工程地质与水文地质：《工程地质与水文地质》左建等，水利水电出版社，2003采矿综合：《煤矿开采学》徐永圻，中国矿业大学出版社，1999安全人机工程学：《安全人机工程学》程卫民，撒占友，中国矿业大学出版社，2012管理学：《管理学》周三多，复旦大学出版社，2003工程经济学：《工程经济学》（三版）黄谕祥，同济大学出版社，2005；政治理论：《毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论》（2008年修订版），高等教育出版社加试科目：信息论与控制论：《控制论经济学导论》葛长庠，中国物资出版社，2005；《复杂性系统的理论与方法研究探索》魏宏森，内蒙古人民出版社，2008管理信息系统：《管理信息系统》黄梯云，高等教育出版社，2002结构力学：《结构力学》李谦锟，高等教育出版社，2004岩石力学：《岩石力学与工程》蔡美峰，科学出版社，2002《水力学》(第四版)吴持恭，高等教育出版社，2008《理论力学》（第六版）哈尔滨工业大学理论力学教研室编，高等教育出版社, 2002水资源规划与管理：《水资源规划与管理》左其亭等，水利水电出版社，2005地质灾害及防治：《灾害地质学》潘懋等，北京大学出版社，2002井巷工程：《井巷工程》杨相海，中国矿业大学出版社，2008矿山压力与岩层控制：《矿山压力与岩层控制》谭云亮等，煤炭工业出版社，2008安全管理学：《安全管理学》吴穹，许开立，煤炭工业出版社，2003安全评价与预测：《山东科技大学讲义》曹庆贵运筹学：《运筹学基础及应用》胡云权，清华大学出版社，1997物流工程学：《物流工程》冯夕文等，经济科学出版社，2007工程经济学：《工程经济学》（第三版）黄谕祥等，同济大学出版社，2005管理学：《管理学》周三多，复旦大学出版社，2003002测绘科学与工程学院复试科目：自然地理综合:①土地资源管理学，王万茂主编，高等教育出版社，2003（2009年重印）②遥感导论，梅安新等编著，高等教育出版社，2001（2005年重印）区域经济综合理论:①高洪深.区域经济学.北京：中国人民大学出版社，2010②董藩，丁宏，陶斐斐.房地产经济学.北京：清华大学出版社，2012③毕宝德.土地经济学.北京：中国人民大学出版社，2011数据结构：《数据结构》（C语言版）严蔚敏，清华大学出版社，2004大地测量学基础综合课（包括大地测量学，误差理论与测量平差，工程测量和GPS卫星测量原理及应用）：①《应用大地测量学》张华海等，中国矿业大学出版社，2007②《误差理论与测量平差基础》武汉大学测绘学院，武汉大学出版社，2003③《工程测量学》（第三版）李青岳、陈永奇等，测绘出版社，2008④《GPS 卫星测量原理及应用》周忠谟，测绘出版社，1999摄影测量与遥感：①《摄影测量与遥感概论》（第二版）李德仁等，测绘出版社，2008.10②《遥感原理与应用》（第二版）孙家抦主编，武汉大学出版社，2009.06003地质科学与工程学院复试科目：复试笔试科目：沉积岩石学（含岩相古地理）：《沉积岩石学》，朱筱敏编，石油工业出版社加试科目：《结晶学与矿物学》，罗谷风等编，南京大学出版社。
《反应过程》李绍芬版 第三章釜式反应器
3.2.2 最优反应时间
Vr cR FR t t0 dcR cR dt t t0 AT at a0t 0 a f Vr cR
dA T 0 dt
3.3 等温 BR 的计算
反应时间的计算
复合反应
3.3.1 平行反应 A P rP k1c A 对各组分作物料衡算(恒容条件)： A Q rQ k 2c A 对A：(k1 k2 )c A 对P：
等温CSTR 的计算
复合反应－平行反应 对关键组分A有： Vr
Q0c A0 X Af (k1 k2 )c A
Q0c p k1c A ， 设c p 0 0
对目的产物P有： Vr
对副产物Q有：
Vr
Q0cQ k2c A
， 设cQ0 0
三式中有两式独立，可解Vr、XA、YP三者关系
全混流反应器图
等温CSTR 的计算
对稳态操作，有：
dni dt
M
0
i 1,2, K
单一反应
则物料衡算通式变为：
Q0 ci 0 Qci Vr
j 1
ij r j
连续釜式反应器物料衡算式
Vr
Q0 c A0 X Af rA ( X Af )
Q0 (c A0 c A ) rA
3.1 釜式反应器设计方程
物料衡算：
3.2 等温 BR 的t计算
间歇反应器Batch Reactor 间歇操作的充分搅拌槽式反
应器。
用于液相反应。 在反应过程中没有进出料。 反应器内物料充分混合，器
内各点温度浓度相同。
间歇操作，需要辅助生产时
间。
3.2.1 等温 BR 的Vr计算
化学反应工程发展史
第二阶段：近代化学工业从十八世纪末开始， 以硫酸，硝酸，纯碱的工业规模的生产过程为 开端，至20世纪初，出现了载入化工发展史册 的合成氨的工业生产。
20世纪初，英国的Davis,美Walker,Lewis等提 出了“化学工程”的概念，发展成为以“单元 操作” （unit operations）为基本研究内容 的化学工程学。第一次综合。
▪ 1979年，我国派代表参加了国际化学反应工程会议。 ▪ 80年代以后，反应工程的理论与方法已日臻完善与丰富。随着
高技术的发展与应用，如微电子器件的加工、光导纤维的生产、 新材料与生物技术等，向我们提出了新的研究课题。 使反应工程的研究进入了一个新的阶段。
▪ 1935年8月我国化工的先驱吴蕴初先生建 成上海天利氮气厂生产出液氨,吴先生还创 办了天厨味精厂(1923),天原电化厂(1929) 和天盛陶器厂(1934),以及范旭东在天津创 办的永利碱厂,这些化工原料的生产推动了 我国化学工业的发展.
化学反应工程的发展史
河北科技大学理工学院 化工L132班 徐浩冉
化学工程发展史及化学反应工程学科源自形成 第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 这一时期经历了实用化学、炼丹和炼金、医
药化学和冶金化学等时期。早期化学知识来源 于人类的生产和生活实践。同时在人类对自然 界万物的本原构成的探索中，诞生了古代朴素 的元素观。古代化学具有实用和经验的特点， 尚未形成理论体系、是化学的萌芽时期；另一 方面，尚未形成有规模的化学加工实践。
应器设计问题。为学科的形成起了一定的作用。
▪ 50年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对反应器 的放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化学反应在工业规 模反应器中进行时不可避免地伴随着"三传"现象，必须将化学反 应与"三传"同时结合起来加以考虑和分析。
有机催化反应工程1,天津大学
办公地点：天南大联合大厦B-103、B-801 E-mail: xbma@
有机催化反应特点
1.
大多数反应是在催化剂存在下进行的。
环氧乙烷、丙烯腈、苯乙烯
2.
相同物料，不同催化剂，反应不同，产物 不同。
Al2O C2 H 5OH ⎯⎯ 3 → CH 2 = CH 2 + H 2O(T > 380 o C ) ⎯ Al2O3 − ZnO 2C2 H 5OH ⎯⎯ ⎯⎯→ CH 2 = CH − CH = CH 2 + 2 H 2O + H 2
β 12 ⋅ ⋅ ⋅ β 1n ⎤ ⎡ ΔN1 ⎤ ⎥ ⎢ ΔN ⎥ β 22 ⋅ ⋅ ⋅ β 2n ⎥ ⎢ 2 ⎥
⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅
βl2 ⋅ ⋅ ⋅
⎡0⎤ ⎢0⎥ =⎢ ⎥ ⋅ ⋅ ⋅ ⎥ ⎢ ⋅ ⋅ ⋅ ⎥ ⎢⋅ ⋅ ⋅⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎢ ⎥ β ln ⎦ ⎣ΔNn ⎦ ⎣ 0 ⎦
独立反应数r = n − k
课程内容（一）
有机催化（催化剂工程） 流化床 气液反应 气固相非催化反应 化学反应速率的数据收集与分析
课程内容（二）
有机催化（催化剂工程）
催化特征、吸附与催化、中毒失活及动力学
流化床
流化床特征、泡相乳相行为、流化床传热及相 关数学模型
课程内容（三）
气液反应
气液相传质、反应宏观动力学、气液反应特征 参数
绿色化学的手段
非传统底物/原料 非传统试剂 非传统溶剂 非传统产物/目标分子 在线分析化学 非传统催化剂
绿色化学的原理
1.
防止废物的产生优于在其生成后再进行处理或 清理。 合成方法应被设计成能把反应过程中所用的所 有材料尽可能多地转化到最终产物中。 只要可行，合成方法应被设计成能使用和产生 对人类健康无毒性或很低毒性的物质。
反应工程_天大_李绍芬
1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） （1） 反应的选择性；（2） （2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P=18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图Bkg/h 粗甲醇原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol）组分原料气冷凝分离后的气体CO 26.82 15.49H268.25 69.78CO2 1.46 0.82CH40.55 3.62N2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程李绍芬
（2）得率：生成目的产物P与着眼反应物A起始的物质的量之比。
XP
nP np0 nA0
（3）选择性：生成目的产物P与副产物S的物质的量之比。
瞬时选择性
sP
dcP dcS
rP rS
总选择性
SP
nP nS
np0 nS0
(4)
XP PxA
能源与动力工程学院化工系
1平行反应
一种反应物按不同途径反应，生成不同的反应物。根据 反应种类可分为若干种组合。
研究对象：反应速率及其影响因素 微观动力学 准确描述反应机理的理论模型基础上的 反应动力学 宏观动力学 包含了传递过程影响在内的反应动力学 本征动力学 排除了传递过程影响的反应动力学
能源与动力工程学院化工系
2.1 反应速率
vAA vBB vRR
以单位时间，单位反应体积内反应物系中某一反应组分 的变化量来定义速率。
A
dt
AA B
k
C
1
A
CB
• dCA dt
[k ] [t C 1 1 ]
1级反应： [k]=[t-1] 1级反应： [k]=[t-1c-1]
能源与动力工程学院化工系
2.2.3可逆反应
A S 1级，CS0=0，恒容
(rA )
dCA dt
k
CA
kCS
k
CA
k(CA0
)
( k k )CA kCA0
能源与动力工程学院化工系
2.2.2单一反应动力学方程的建立
对于不可逆反应（把它看做恒容反应）
aA+bB产物
假定其动力学方程为：
( r
)
dC A
k
c c
A
年产10万吨的异丙醇反应器的设计毕业论文
3.1 设计依据《化工工艺设计手册》第四版化学工业出版社《化学反应工程》第二版（陈甘棠）浙江大学出版社《化学反应工程》（李绍芬）天津大学出版社《化学反应工程》第二版华东理工出版社《化工设备机械基础》第四版化工工业出版社《反应器》中石化主编3.2设计示例3.2.1水合反应器的设计设计选材考虑到使用温度、耐酸、许用压力、价格、供货情况及材料的焊接性能等，在设计中选取：壳体、列管、管板和封头材料为钼三钛超低碳不锈钢，法兰、支座、折流板为16MnR。
基本物性参数设计的主要数据参数如表3-1至表3-6所示。
28表3-1设计数据和工作参数异丙醇年产量0.5万吨水烯比13年工作时间8000h 丙烯空速表3-2 水合反应器进口物料组成表3-3 反应器物料出口组成表3-4 相对分子质量M丙烯水异丙醇异丙醚C6烯4218 60.06 102.18 84进料混合物的平均相对分子质量出口混合物的平均相对分子质量表3-5 相关物性参数名称密度ρ（kg/错误!未找到引用源。
）临界温度错误!未找到引用源。
（K）临界压力错误!未找到引用源。
(MPa) 丙烯233.9 365.57 4.665水959.8774554 647.13 22.055异丙醇653.2937024 508.3 4.762异丙醚718.2 501.15 2.832错误!未找到引用源。
烯623.920346 475.55 4.09 混合物的密度：错误!未找到引用源。
表3-6 黏度η/ 错误!未找到引用源。
错误!未找到引用丙烯水异丙醇异丙醚源。
烯5.29 19.32 17.70 22.50 27.34进口物料混合物的黏度：错误!未找到引用源。
出口物料混合物的黏度：错误!未找到引用源。
➢异丙醇的产量每年的生产时间为8000h，则异丙醇的产量为0.71875t/hr。
每年需要催化剂的量已知每升每小时催化剂产生125g的异丙醇，一年换一次催化剂，则每年需要催化剂的量为 5.75m3，催化剂的堆密度为0.85t/m3，即每年催化剂用量为4.8875t。
河南师范大学化学化工学院化学工程专业硕士研究生培养方案
河南师范大学化学化工学院化学工程专业硕士研究生培养方案专业代码：085216一、培养目标培养适应时代需求的、具有扎实的基础知识和技能的，具备化学工程专业知识的，能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军事等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才和综合素质高、能够从事化学工业设计和研究的科学工作者，以及为地方经济建设和社会发展需要的高级专门人才。
所培养研究生应达到如下水平：1、具有热爱和献身祖国科学技术事业的坚强信念和宏大志向、具有改革创新意识和国际竞争意识、具有创新求实精神和良好的科研道德、具有奉献精神和团队合作精神、具有良好的思想道德品质，身心健康。
2、系统掌握化学工程专业必需的基础理论、基本知识、基本技能和较系统深入的专业知识，并初步掌握进行化工创新和科学技术创新的基本思想和方法，熟悉其基本过程和步骤；了解化工学科发展趋势和最新动态。
3、熟悉化学工程领域的现状和发展趋势，具有从事本学科、本专业实际工作的知识、素质和能力；初步掌握外语的听、说、读、写、译等基本技能，具备一定专业外语知识；掌握使用现代信息技术的能力及搜集和处理信息的能力。
4、初步具备化工方面的科研能力，具有较强的实践能力和开拓创新能力，能够运用基础理论和专业知识解决工程实际问题或承担专门技术工作；具备在科研机构及企业从事科研及新产品、新设备、新工艺的开发研究等专门技术工作的能力；具备独立担负化学工程领域技术或工程管理的工作能力。
二、研究方向本专业主要研究方向：01. 功能材料及应用，02.锂离子电池关键材料，03. 新能源材料开发，04. 表面活性剂的开发及利用，05.固体废弃物再资源化，06. 表面磷化技术，07. 气体膜分离工程，08. 小分子催化，09. 绿色制备化学工程。
三、学习年限学习年限为三年。
用一年时间完成硕士学位的必修课和选修课，至少获得34学分；大约用两年时间从事企业调研、科学研究，完成硕士学位论文，并通过论文答辩；期间约用半年时间到企业实践。
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1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） （1） 反应的选择性；（2） （2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入A P 甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图粗甲醇的组成为332392O 6.20%,均为重量百分率。
在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。
若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1） 一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2） 甲醇的单程收率和全程收率。
解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料气组成其中x i =y i M i /i i m i iM ’m =∑y i M i =9.554又设压缩循环空气体流量为Akmol/h ，粗甲醇的流量为Bkg/h 。
对整个系统的N 2作衡算得：5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得：100×10.42=B+9.554A (B) 联立（A ）、（B ）两个方程，解之得A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO 摩尔流量为F CO =0.1549A+9.38B/28×1000 将求得的A 、B 值代入得F CO =4.431 kmol/h 故CO 的全程转化率为CO,0COCO CO,0F F 26.82 4.435X 83.48%F 26.82--===由已知循环气与新鲜气之摩尔比，可得反应器出口处的CO 摩尔流量为F ’CO,0=100×0.2682+7.2×100×0.1549=138.4 kmol/h 所以CO 的单程转化率为CO,0CO'CO CO,0F F 26.82 4.435X 16.18%F 138.4--===产物粗甲醇所溶解的CO 2、CO 、H 2、CH 4和N 2总量D 为(9.829.38 1.76 2.14 5.38)B D 0.02848Bkmol /h 1000++++==粗甲醇中甲醇的量为(B-D)X 甲/M m =(785.2-0.02848B)×0.8915/32=21.25 kmol/h 所以，甲醇的全程收率为Y 总=21.25/26.82=79.24% 甲醇的单程收率为Y 单=21.25/138.4=15.36%2 反应动力学基础2.1在一体积为4L 的恒容反应器中进行A 的水解反应，反应前 A 的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL ，反应物A 的分子量为88。
在等温常压下不断取样分解：利用反应时间与组分A 的浓度变化数据，作出C A ～t 的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。
切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由（2.6）式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dC A r mol l h Adt2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：2423+→+CO H CH H O催化剂体积为10ml ，原料气中CO 的含量为3%，其余为N 2,H 2气体，改变进口原料气流量Q 0解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示00000(1)(1)-==-=-=-A A RA A A A A A A AdF r dV F F X Q C X dF Q C dX故反应速率可表示为：000(/)==A A A A A R R dXdX r Q C C dV d V Q用X A ～V R /Q 0R /Q 0)值α。
0.650.04 1.790.34α-==故CO 的转化速率为40030.10130.03 6.3810/8.31410573--⨯===⨯⨯⨯A A P C mol l RT4300 6.3810 1.79 1.1410/.min (/)--==⨯⨯=⨯AA A R dX r C mol l d V Q2.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为：20.850.4/-=⋅w CO CO r k y y kmol kg h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。
如催化剂的比表面积为30m 2/g ，堆密度为1.13g/cm 3，试计算：（1） （1） 以反应体积为基准的速率常数k V 。
（2） （2） 以反应相界面积为基准的速率常数k g 。
（3） （3） 以分压表示反应物系组成时的速率常数k g 。
（4） （4） 以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数k C 。
解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位换算成m 2/m 3。
33230.450.45330.45(1) 1.13100.053560.46/.6(2) 1.7810/.301011(3)()()0.05350.15080.1013..()8.3110700(4)()(0.05350.333(0.1）ρρρρ-==⨯⨯=-===⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯==⨯=v b w bbg w wvb n p w nc w k k kmol m h k k k kmol m h a kmol k k P kg h MPa m RT k k P km 0.45)().kmol ol kg h2.4在等温下进行液相反应A+B →C+D ，在该条件下的反应速率方程为：1.50.50.8/min=⋅A A B r C C mol l 若将A 和B 的初始浓度均为3mol/l 的原料混合进行反应，求反应4min 时A 的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A 和B 的初始浓度均相等，即为1.5mol/l ，故可把反应速率式简化，得 1.50.522200.80.80.8(1)===-A A B A A A r C C C C X由（2.6）式可知00(1)⎡⎤⎢⎥⎣⎦--==-=A A A A A A d C X dC dX r C dt dt dt代入速率方程式22000.8(1)=-A A A AdX C C X dt化简整理得00.8(1)=-AA A dX C dt X积分得00.81=-A A AX C t X 解得X A =82.76%。
2.5氨合成塔入口的气体组成为3.5%NH 3,20.8%N 2,62.6%H 2,7.08%Ar 及5.89CH 4。
该塔是在30MPa 压力下操作。
已知催化剂床层中某处的温度为490℃，反应气体中氨含量为10%（mol ），试计算该处的反应速率。
在Fe 催化剂上氨合成反应速率式为：322321.531.512/=-⋅NH H N NH H p p r k p k kmol m h p p逆反应的活化能417.5810/=⨯suE J mol 。
450℃时30.5322277()/=⋅k m MPa m h ，且212/=Pk k K ，490℃时，Kp 可按下式计算：472log 2047.8/ 2.4943log 1.25610 1.856410 3.206--=--⨯+⨯+p K T T T T 注：m 3为标准立方米。
解：题中给出450℃时的k 2值，而反应是在490℃下，故首先要求出490℃时的k 2值。
利用（2.27）试，求出频率因子A:44217.5810/8.314723162'1617.5810/8.314723430.532exp()exp()2277/ 1.14510exp() 1.14510 1.05510()/.-⨯⨯-⨯⨯-=-===⨯-==⨯=⨯sususuE k A RT E A k e RT E k A e m MPa m hRT490℃的Kp 值由题给公式计算出4722log 2047.8/763 2.4943log763 1.25610763 1.8564107633.206 1.25245.59210 ---=--⨯⨯+⨯⨯+=-=⨯p p K K 求k 1值：22'112'22243 1.531(5.59210) 1.0551033()/.--===⨯⨯⨯=p p k K k K k k k m MPa m h求各组分的分压值：2233122+↔N H NH5716.0.14160*(-2)*2087.01.14160*2087.0*3-626.0 1y 13y y 1904.0 .14160*(-2)*2087.01)1416.0-(12087.0 1y y y 1416.05.6914.45*(-2)*2087.01*2087.0*211035.010.01y y y 22123211 %87.20Py , 1y y y 1000H H 000A A 00R 0R R 0000000＝＝－）＋－（＝，+=δ+-==+=δ+-===+--=δ+νν-=δ==δ+νν-=δ+νν-=AA A AA AA A AA A A AA AA A AA AA A i i AA A A A Aii i AA A A A Aii i X y X X y X X X X X X y X y p X y X X y X p p pP y i i p =反应速率为：322321.5 1.541.5121.5333317.15333.0 5.718 1.05510317.154.02310/.(179.6/.)=-=⨯⨯-⨯⨯=⨯NH H N NH H p p r k p k p p m m cat h kmol m cat h2.6下面是两个反应的T-X 图，图中AB 是平衡曲线，NP 是最佳温度曲线，AM 是等温线，HB 是等转化率线。