化学反应过程及设备
化学实验室设备
化学实验室设备化学实验室是化学教学和科学研究的重要场所，为了能够有效进行实验研究工作，必须配备一系列合适的实验室设备。
本文将就化学实验室中常见的设备进行介绍和分析，以及其在实验过程中的作用。
一、基础设备1. 反应器：反应器是进行化学反应的基本设备，通常由玻璃制成。
反应器可以用来进行混合溶液的制备、气体的反应等。
在实验室中，常见的反应器有圆底烧瓶、容量瓶、锥形瓶等。
2. 加热设备：加热设备是实验室中必不可少的设备之一，用于提供加热能源。
在化学实验室中，通常使用Bunsen燃气灯、电热板、电热套等设备进行加热。
这些设备能够提供稳定而可调节的加热温度，用于控制反应的进行。
3. 钳夹台：钳夹台是实验室中用于固定试管、烧杯等玻璃仪器的设备。
它通常由金属制成，有稳定的支撑能力。
钳夹台可以通过调节螺丝来改变固定物品的高度和角度，方便实验操作。
4. 分析天平：分析天平是用于测量物质质量的设备，在化学实验室中广泛使用。
分析天平通常使用电子式天平，能够提供高精度的质量测量结果。
它是进行化学计量和配制溶液的必备设备。
二、溶液制备设备1. 搅拌设备：搅拌设备用于将不稳定的溶解物均匀分散在溶剂中。
在化学实验室中，通常使用磁力搅拌器和搅拌棒进行搅拌操作。
磁力搅拌器通过磁力将搅拌棒固定在容器底部，并通过旋转磁子来实现搅拌效果。
2. 蒸馏设备：蒸馏设备用于从混合物中分离液体成分。
在化学实验室中，通常使用回流蒸馏装置、托克蒸馏装置等设备进行蒸馏操作。
这些设备通过加热混合物使其汽化，然后通过冷凝使其重新凝结，以实现液体成分的分离。
3.pH计：pH计用于测定溶液的酸碱性质。
它通过测量溶液中氢离子（H+）或氢氧根离子（OH-）的浓度，以得出溶液的pH值。
pH计在化学实验室中广泛应用于酸碱中和反应的控制和溶液的酸碱性质的评价。
三、分离、纯化设备1. 吸滤设备：吸滤设备用于分离固态物质和液态物质。
它由漏斗、过滤膜、吸引瓶等组成。
在实验过程中，溶液经过过滤膜，固态物质留在膜上，液态物质则通过过滤膜流入吸引瓶中。
化学反应过程及设备-国家开放大学2019年春季期末统一考试( 试题+答案) 专科
二、填空题（每空 2 分，共 30 分）
6. 间歇荼式反应器的一个操作周期的时间分两部分，即
和
7. 用反应物表示的速率称为
速率，用生成物表示的速率称为
8. 根据段间反应气体的冷却或加热方式，多段绝热式反应器又分为
换热式两类。
1058
速率。 ＿换热式和
9. 一般地，减小内扩散影响的方法是
的催化剂和使用
试卷代号： 2629
座位号rn
国家开放大学 2019 年春季学期期末统一考试
化学反应过程及设备 试题
2019 年 7 月
I: :I~I = I 二 I 四 1 五 I 性分 1
得分 1 评卷人
一、判断题（在括号内填 "-J" 或 "X" 。每小题 2 分，共 10 分）
1. 床层的传热性能对千床内的温度分布，进而对反应速率和物料组成分布都具有很大影
分散相
连续相
11. 分子扩散
努森扩散
综合扩散
三、名词解释（每小题 5 分，共 20 分）
12. 固定床三相反应器：是指固体静止不动、气液流动的气固液三相反应器。
13. 热稳定性：是指当反应器受到热扰动后有无自行恢复到原热平衡状态的能力。
14. 催化剂的比表面积：单位质量催化剂具有的表面积称为比表面积。
响。（
2. 除非特殊说明，催化剂在使用之前不需要进行活化。（
)
3. 一级反应的反应时间仅与转化率有关，而与初始浓度无关。（
)
4. 间歇反应器适用千多品种、小批量的产品的生产。（
)
5. 对千可逆放热反应，在一定条件下，反应速率最大时对应的温度称为最适宜温度，对于
可逆吸热反应也同样存在最适宜温度。（
国开化学反应过程及设备复习资料
化学反应过程及设备复习资料一选择题1. 关于釜式反应器的种类特点与应用，描述错误的是（D）A 釜式反应器的结构简单，加工方便，传质效率高，温度分布均匀且操作灵活B 釜式反应器按操作方式分为间歇式半连续式和连续式C 釜式反应器按材质分为钢制铸铁及搪玻璃反应釜D 釜式反应器适用于液液均相反应，但不可用于非均相反应2. 关于釜式反应器的基本结构及其作用描述错误的是（B）A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组成B 釜底常用的形状有平面形蝶形椭圆形和球形，其中平面形多用于高压反应C 搅拌装置根本目的是加强反应釜内物料的均匀混合，以强化传质和传热D 轴封是用来防止釜的主体与搅拌轴之间的泄露，主要有填料密封和机械密封3. 关于理想置换和理想混合流动模型的特征描述错误的是（D）A理想置换流动模型也称作平推流模型活活塞流模型B 理想置换流动模型沿着流向，物料的参数变化，垂直于流向的截面参数相同C 理想混合流动模型也称作全混流模型D 理想混合流动模型中混合均匀，所以所有物料的停留时间一致。
4. 关于返混及工程中降低返混的措施描述错误的是（D）A 返混是指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合B 间歇操作反应器中不存在返混C 理想置换反应器中不存在返混D 降低返混程度的主要措施有横向分割和纵向分割，其中重要的是纵向分割。
5. 关于反应速率描述和表示方法错误的是（B）A 化学反应速率是指某一物资在单位时间单位反应区域内的反应量B 反应区域是指反应器体积C 在反应速率钱赋予负号，表示该物质为消耗速率D 在反应速率前取正号，表示该物质的生成速率6. 关于化学动力学方程描述错误的是（A）A 反应分子数与反应级数相等B 定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式称为化学反应动力学方程C 影响反应速率的因素有反应温度组成压力溶剂性质催化剂性质等D 对于绝大多数的反应，主要的影响因素是反应物的浓度和反应温度7. 关于复杂反应及其类型说法错误的是（D）A复杂反应是通过多步骤反应完成的B连串反应的选择性随反应转化率的增大而下降C 复杂反应的基本反应类型有平行反应和连串反应D 复杂反应只有平行反应和连串反应8. 关于搅拌器作用类型和选型原则说法错误的是（A）A搅拌器只能够使得均相液体混合B 通过搅拌器搅拌可加强釜式反应器内物料的均匀混合，以强化传质和传热C 工业上较为常用的搅拌器类型有桨式搅拌器涡轮搅拌器和推进式搅拌器D 搅拌器的选型主要根据物料性质搅拌目的以及各种搅拌的性能特征来进行9. 关于搅拌釜式反应器的传热装置说法错误的是（D）A在传热夹套装设螺旋导流板可提高传热效果B 列管式反应器的主要特点是传热面积大，可提高传热速度C 常用的蛇管式反应器有水平式蛇管和直立式蛇管D 沸腾温度下进行反应时应选择外部循环式换热器10. 关于反应器高温热源的说法错误的是（A）A低压饱和水蒸气加热时温度最高只能达到100度B 利用某些有机物常压沸点高熔点低热稳定好等特点提供高温热源C 反应温度在300度以上可以用熔盐做热载体D 电加热法可以分为电阻加热法感应电流加热法和短路电流加热11. 关于反应器低温冷源的说法错误的是（A）A空气不可以作为低温冷源B 传送和分配冷量的媒介成为载冷剂C 常用的有机载冷剂有3类，即水盐水及有机载冷剂D 有机载冷剂适用于比较低的温度12. 关于气固相催化反应器的类型及选择说法错误的是（A）A 气固相催化反应器只有固定床反应器和流化床反应器B 气固相催化反应器主要有固定床反应器和流化床反应器C 固定床适用于气固相反应D 流化床适用于气固相反应13. 关于固定床反应器的类型和特点说法错误的是（D）A固定床主要分为绝热式和换热式两种B 催化剂不易磨损可长期使用C固定床反应器可用于高温高压反应D 固定床适合使用细小的催化剂14. 关于固定床反应器的特点说法错误的是（C）A绝热式固定床与外界无热量交换B 单段绝热式固定床结构简单，维护方便C 换热式固定床可分为列管式和对外换热式D 换热式固定床利用换热介质来移走或供给热量15. 关于流化床反应器的特点说法错误的是（D）A物料的流动更接近于理想混合流，返混较严重B 颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量C 传热强度高，适宜于强吸热或放热反应D 适合高转化率的反应及催化剂层有温度分布的反应16. 关于流化床的基本结构及其作用说法错误的是（A）A流化床基本结构包括壳体气体分布装置内部构件及固体颗粒的加入和卸出装置B 气体分布装置是保证获得良好流化质量的关键C 反应器内部构件目的是使大气泡破碎，改善气固相的接触，减小返混，提高反应效果，其形式有挡网挡板和填料D 气固分离装置常由旋风分离器来完成，其作用是回收气体所夹带的细粒，并将其输送到床层中去17. 关于双器流化床描述错误的是（B）A适用于催化剂使用寿命较短且易再生的气固相催化反应B 适用于催化剂使用寿命较长且不易再生的气固相催化反应C 双器流化床适用于催化剂寿命较短的情况D 双器流化床适用于催化剂易再生的情况18. 关于催化剂的定义描述以及基本特征说法错误的是（D）A催化剂是一种能够改变化学反应速率而不改变反应热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质B 催化剂能加快化学反应速率C 催化剂对反应具有选择性D催化剂能改变化学反应的速率和化学平衡位置19. 有关固体催化剂的组成及各自功能描述错误的是（A）A 所有的催化剂均由活性成分抑制剂和载体组成B 主催化剂是催化剂的主要活性组分，起催化作用的根本性物质C 助催化剂具有提高活性组分活性和选择性，改善催化剂耐热性，抗毒性，提高机械强度和寿命的作用D 载体可提高催化剂的耐热性和机械强度20. 有关工业固体催化剂的制备方法描述错误的是（C）A 沉淀法广泛用于制备高含量的非贵金属金属氧化物金属催化剂或催化剂载体B 浸渍法是负载型催化剂最常用的制备方法C 离子交换法中离子交换反应不可逆D 熔融法制备催化剂需要在高温下进行21.关于催化剂失活的原因说法错误的是（A）A 催化剂表面污染不会导致失活B 催化剂强吸附毒物常造成永久中毒从而失活C 催化剂烧结是由高温引起催化剂结构的变化过程，导致其失活D催化剂导热性能不好货空隙过细会造成积碳使得催化剂失活22. 关于固定床催化反应器dv da ds 物理参数描述错误的是（D）A体积当量直径dv即采用体积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径B 面积当量直径da即采用外表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径C 比表面积当量直径ds即采用比表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径D 在固定床的流体力学研究中，非球形颗粒的直径常常采用面积相当直径23. 关于固定床床层空隙率的描述，影响因素说法错误的是（B）A床层空隙率的大小与的影响因素有颗粒形状，颗粒的粒度分布，颗粒表面的粗糙度，填充方式，颗粒直径与容器直径之比等B 紧密填充固定床的床层空隙率高于疏松填充固定床C 紧密填充固定床的床层空隙率低于疏松填充固定床D 固定床中同一截面上近壁处空隙大，而中心空隙率较小24. 关于催化剂有效系数说法错误的是（B）A 催化剂有效系数为实际反应速率与内扩散影响的反应速率之比B 当催化剂有效系数大于1时，反应过程为内扩散控制C 当催化剂有效系数小于1时，反应过程为内扩散控制D 当催化剂有效系数约等于1时，反应过程为动力学控制25. 关于固定床反应器中的传热过程描述错误的是（D）A 反应热由催化剂的内部向外表面扩散B 反应热由催化剂外表面向流体主体传递C 反应热少部分由反应后的流体沿轴带走D传热过程只发生热传导与热对流26. 关于气体通过固体颗粒床层的三个阶段的描述错误的是（D）A 固体床阶段---气体通过床层的压力降随气速的增加而增大B 流化床阶段---气体通过床层的压力降不随气速改变而改变C 稀相输送床阶段---气流中颗粒浓度降低，由浓相变成稀相，压力降变小D 临界流化床阶段---固体颗粒刚好悬浮流体中27. 关于流化床反应器中气体分布板的作用说法错误的是（A）A起支撑作用B 均匀分布气流C 使得流化床有一个良好的起始流态化状态D 操作过程中不易被堵塞和腐蚀28. 关于催化剂，错误的是（D）A催化剂的贮藏要求防潮防污染B 运输过程中所产生的碎末细粉会增加床层阻力C 催化剂在装填前需要过筛D 对催化剂的包装没有特殊要求二填空题1．一个典型的化工生产过程大致由原料的预处理、化学反应、产物的分离三部分组成。
化学实验的仪器和设备介绍
化学实验的仪器和设备介绍化学实验是中学化学教学的重要组成部分，通过实验可以让学生直观地了解化学反应原理，提高学生的实践能力和科学素养。
在进行化学实验时，正确使用仪器和设备是保证实验顺利进行的前提。
二、常用仪器1.玻璃仪器：试管、烧杯、烧瓶、锥形瓶、量筒、胶头滴管、玻璃棒等。
2.金属仪器：铁架台、三角架、酒精灯、热板、蒸馏器、分液漏斗等。
3.计量仪器：电子天平、砝码、酸式滴定管、碱式滴定管等。
4.分离和纯化仪器：滤纸、漏斗、蒸馏塔、吸附剂等。
5.混合和搅拌仪器：搅拌器、磁力搅拌器、研钵、研杵等。
6.温度测量仪器：温度计、热电偶、红外线测温仪等。
7.压力测量仪器：气压计、压力传感器等。
8.光学仪器：显微镜、望远镜、投影仪等。
三、常用设备1.实验室通风设备：通风柜、排风扇等。
2.加热设备：酒精灯、电热板、热风箱、微波炉等。
3.冷却设备：冰柜、冰水浴、冷却器等。
4.清洗设备：水池、清洗槽、超声波清洗器等。
5.储存设备：药品柜、实验室专用冰箱等。
6.安全设备：灭火器、安全瓶、防爆灯具等。
四、仪器和设备的使用与维护1.使用前应先仔细阅读仪器说明书，了解仪器的结构、功能和使用方法。
2.仪器使用时要轻拿轻放，避免剧烈碰撞。
3.注意仪器的安全使用范围，避免超负荷使用。
4.实验过程中要随时观察仪器的工作状态，发现异常立即停止使用。
5.实验结束后，应将仪器清洗干净，放回原位，便于下次使用。
6.定期对仪器进行维护和保养，确保仪器处于良好的工作状态。
通过以上介绍，希望您对化学实验的仪器和设备有更深入的了解，以便在实验过程中更好地发挥您的实践能力，为化学学习打下坚实的基础。
习题及方法：1.习题：玻璃棒在化学实验中的作用是什么？解题方法：回顾玻璃棒的常见用途，如搅拌、引流、转移固体等。
答案：玻璃棒在化学实验中的作用包括搅拌、引流、转移固体等。
2.习题：如何正确使用胶头滴管？解题方法：了解胶头滴管的结构和操作方法，注意使用时的注意事项。
化学反应过程与设备课程总结
化学反应过程与设备课程总结首先，化学反应过程是指物质之间发生化学变化的过程。
在化学反应过程中，通常会涉及到反应速率、反应平衡、反应热等方面的内容。
学习化学反应过程的关键是了解反应动力学，并通过反应动力学的理论，可以对反应速率进行计算和优化，从而实现更高的产率和选择性。
此外，还需要了解反应平衡的概念和计算方法，以实现化学反应的平衡控制。
对于反应过程中产生的热能，我们还需要学习热平衡原理，并通过热平衡计算来决定反应体系中的温度、压力和物质的平衡分布。
其次，化学反应设备的选择与设计是化学工程中的重要任务。
化学反应设备通常包括反应釜、反应塔、换热器等。
学习化学反应设备的关键是了解设备的类型、工作原理和选择方法。
在选择反应设备时，需要根据反应过程的要求，考虑到反应的温度、压力、反应物料、反应性质等因素，选择合适的反应设备。
在设计反应设备时，还需要考虑到反应的热量平衡、质量平衡和物料传输等问题，使得设备的设计符合反应过程的工艺要求。
此外，在学习化学反应过程与设备的过程中，我们还需要了解一些相关的基础知识。
例如，需要了解反应动力学的基本概念和公式，掌握均相反应和异相反应的表达式和计算方法；需要了解换热原理，掌握热平衡计算和热传导方程的应用；需要了解流体力学的基本原理，掌握流体的流动规律和压降计算方法；还需要了解质量平衡的基本原理，掌握物料的流动规律和浓度的计算方法等。
综上所述，化学反应过程与设备课程是化学工程专业中的重要课程，通过学习这门课程可以掌握化学反应的基本原理和设计方法，了解反应设备的类型和选择方法。
通过这门课程的学习，我对化学反应过程和相关设备有了更深入的理解和认识，为我今后的专业发展打下了坚实的基础。
化学反应过程及设备试题A及答案
课程名称《 化学反应工程 》考核时间：120分钟 考核方式：闭卷课程类型：考试一、选择题〔总分20分，每题2分〕1. 对于非均相液-液分散过程，应优先选择( )搅拌器。
A 锚式 B 涡轮式 C 桨式 D 推进式2. 为维持200℃的反应温度，工业生产上常用( )作载热体。
A 水 B 导生油 C 熔盐 D 烟道气3. 反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n=〔〕。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 34. “三传一反〞是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_〔〕。
A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力5. 串联反应A → P 〔目的〕→R + S ，目的产物P 的总收率P φ=〔〕。
A. A A P P n n n n --00B.00A P P n n n -C. 00S S P P n n n n -- D. 00R RP P n n n n --6. 下列属于非均相反应的是〔〕。
A. 乙酸乙酯水解B. 氢气燃烧C. HCl 与NaOH 的中和D. 催化裂解7. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应〔〕 A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度8. 反应3A → P ，已知s l mol k ⋅=/15.0，则反应级数n=〔〕 A. 0 B. 1 C. 2 D. 39. 对于反应级数n ＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用〔〕 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器D. 全混流串接平推流反应器 10. 反应釜内壁有非金属衬里且物料易结垢时，应选用〔 〕传热。
A 夹套 B 列管式换热器 C 蛇管换热器 D 插入式传热构件 二、填空题〔总分20分，每空1分〕 1. 全混流反应器的返混〔〕。
2. 化学反应工程是一门研究〔〕的科学。
3.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的〔〕梯度和〔〕梯度。
化学反应速率实验
化学反应速率实验化学反应速率是指化学反应在单位时间内所发生的物质转化的程度。
为了研究反应速率，科学家们开展了许多实验。
本文将简要介绍化学反应速率实验的一般步骤和几种常见的实验方法。
一、化学反应速率实验步骤1. 实验准备在进行化学反应速率实验之前，首先需要准备实验所需的材料和设备。
确保实验室环境整洁，实验器材干净无污染。
2. 制备反应物溶液或混合物根据实验要求，准确称量反应物并按照一定比例配置溶液或混合物。
注意注意反应物的质量和浓度对反应速率的影响。
3. 实验操作将所制备的反应物溶液或混合物倒入合适的反应容器中。
如果需要，可以使用玻璃棒或磁力搅拌器促进反应的进行。
4. 记录数据利用实验室常用的仪器设备，如计时器、温度计等，对反应过程中的相关数据进行记录。
例如，记录反应开始的时间点、温度的变化等。
5. 分析数据根据实验记录的数据，计算出反应速率的数值，并进行必要的统计分析。
可采用绘制曲线或计算平均值等方法来表达。
二、化学反应速率实验方法1. 逐渐加入法逐渐加入法是一种常见的观察化学反应速率的方法。
首先，在反应容器中加入一定量的反应物A，然后逐渐加入反应物B，记录反应物B 被完全消耗时的时间。
通过改变反应物B的加入速率，可以得到不同反应速率下的实验数据。
2. 颜色变化法颜色变化法是通过观察反应溶液颜色的变化来判断反应速率的方法。
例如，将一定质量的某种物质加入反应溶液中，使溶液颜色发生明显变化。
利用光度计或肉眼观察溶液颜色的变深程度，可以间接反映出反应速率的大小。
3. 体积变化法体积变化法是通过测量反应过程中气体体积的变化来评估反应速率的方法。
在实验中，通常使用气体收集器收集反应所产生的气体，并根据气体体积的变化计算出反应速率。
4. 荧光法荧光法是利用化学物质在激发态和基态之间跃迁所发出的荧光来测定反应速率的方法。
通过测量荧光的强度或发射光谱的变化，可以得到反应速率的信息。
总结：化学反应速率实验是研究化学反应过程中物质转化程度的重要手段。
国家开放大学《化学反应过程及设备》形考任务1-4参考答案
国家开放大学《化学反应过程及设备》形考任务1-4参考答案形考任务11.均相反应的基本特点是反应体系已达到（）尺度上的均匀混合。
A.工业B.实验室C.分子D.原子2.对于连串反应：，P为目的产物，下列做法能够提高目的产物的选择性的是（）。
A.增大k1/k2的比值B.增大主反应的活化能C.提高物料中反应物A的浓度D.提高反应温度3.现有某反应活化能为120kJ/mol，温度由300K上升10K，反应速率常数增大到原来的（）倍。
A.1.1B.3.2C.4.7D.104.等温恒容条件下，某不可逆反应的达到一定转化率所需的反应时间与初始浓度无关，仅与转化率有关，那么该反应为（）。
A.零级B.一级C.二级D.三级5.对于可逆放热反应，在一定条件下，反应速率最大时对应的温度称为（）。
A.最适宜温度B.平衡温度C.完全转化温度D.起燃温度6.对于平行反应：A→P（目的产物）；A→S（副产物），当主副反应级数相同时，下列做法能够提高目的产物的选择性的是（）。
A.增大k1/k2的比值B.增大主反应的活化能C.提高物料中反应物A的浓度D.提高反应温度7.一反应关键组分A的转化率为96%，对A产物的选择性为75%，则该反应中A 的收率为（）。
A.0.77B.0.75C.0.74D.0.728.可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应的速率的关系为：r正（）r逆。
A.﹥B.﹦C.﹤D.无法确定9.分子经过一次反应即生成产物的反应，称为（）。
A.简单反应B.复杂反应C.基元反应D.非基元反应10.化学工业品生产以下包括三个主要阶段：原料的预处理、化学反应过程及产物的分离与净化。
其中产物的分类和净化是最为核心的部分。
（×）11.间歇式操作适用于大批量产品的生产。
（×）12.连续操作是指反应器中的原料有一些是分别加入或取出的，而另一些则是连续通过的。
（×）13.物料衡算、热量衡算和动量衡算通式为：累积量=输入量-输出量。
化学反应过程与设备(反应器设计和优化)
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活化能E 反应活化能是为使反应物分子“激发”所需的能量。 活化能的大小是表征化学反应进行难易程度的标志。活化能高，反应难于进行； 活化能低，则容易进行。 但是活化能E不是决定反应难易程度的唯一因素，它与频率因子A0共同决定反应 速率。 理解活化能时应注意之点： a.活化能E不同于反应的热效应，它并不表示反应过程中吸收或放出的热量，而 只表示使反应分子达到活化态所需的能量，故与反应热效应并无直接的关系。 b.活化能E不能独立预示反应速率的大小，它只表明反应速率对温度的敏感程度。 E愈大，温度对反应速率的影响愈大。除了个别的反应外，一般反应速率均随温 度的上升而加快。E愈大，反应速率随温度的上升而增加得愈快。 c.对于同一反应，即当活化能E一定时，反应速率对温度的敏感程度随着温度的 升高而降低。
9
2.化学反应速率的表达
2.1对均相、等温、等压、封闭系统的单一反应： 重 点
aA bB rR sS
反应物：
ri
1 dni V d
rA
1 dn A , V dt
rB
1 dn B , V dt
产物：
1 dn R rR , V dt
1 dns rs , V dt
32
将以上各式带入反应速率方程，可得：
将以上动力学方程带入 c
cA
A0
dc A 即可求得结果。 ( rA )
思考：
反应速率用分压如何表达？
33
恒温变容过程速率方程的积分式
34
7.复杂反应动力学方程
可逆反应：反应物发生化学反应转化为产物的同时，产物之 间也在发生化学反应回复为原料。
17
（2）基元反应与非基元反应： 基元反应：如果反应物分子在碰撞中一步直接转化为产物分子，则称该反 应为基元反应。 非基元反应：若反应物分子要经过若干步，即经由几个基元反应才能转 化成为产物分子的反应，则称为非基元反应。 （3）单分子、双分子和三分子反应 单分子、双分子、三分子反应，是针对基元反应而言的。参加反应的分子数是 一个，称之为单分子反应；反应是由两个分子碰撞接触的，称为双分子反应。 （4）反应级数 反应级数：是指动力学方程式中浓度项的指数。它是由实验确定的常数。可以 是整数、分数，也可以是负数。
工业化学反应过程及反应器
浓度效应可用幂级数的形式表示： aA bB sS
(c)
cA
c
B
对于基元反应，化学方程式中的计量系数就是反应速率式中 各浓度项的指数。
注意：反应级数的高低不能独立预示反应速率的大小，但反 映了反应速率对浓度的敏感程度。
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简单反应和复杂反应
简单反应：反应过程只需用一个化学计量方程式和一个速率 方程表示的化学反应。 复杂反应：反应速率需要用两个或两个以上的速率方程式来 表示。如平行反应、连串反应等。
随时间而变化，但在反应器中不同位置这些参数是不同
连的续。系因统此中，反对应连速续率系可统以，表物示系为中单各位参反应数体是积空中间某位一置反的应函物 或数产。物的摩尔流量的变化。即：
ri
dqn,i dVR
[mol /(m3 s)]
对于均相反应，反应体积指反应混合物在反应器中所占据的体积； 对于气-固相催化反应，反应体积指反应器中催化剂床层的体积。
t nA0
系统中进行而不同。
1. 间歇系统：反应物一次加入反应器，经历一定的反应时间达 到所要求的转化率后，产物一次卸出，生产是分批进行的。 若搅拌系统效果良好，则反应物系的组成，温度，压力等参 数在每一瞬间都是一致的，但随反应的进行，其值随时间而 变，故独立变量为时间。
在间歇系统中，反应速率可以表示为单位反应时间内单位反 应混合物体积中反应物的反应量或产物的生成量。即：
但 cA0 xA cB0 xB
rA
dcA dt
kcA cB
k(cA0 cA0 xA )(cB0 cB0 xB )
kcA0 (1 xA )(cB0 cA0 xA )
令 cB0 / cA0 M
rA
cA0
化学反应过程与设备课件资料
列管式固定床反应器的温度分布
采用分段冷却，改变移热速率， 使与放热速率尽可能平衡。
化工专业基础课程
化工系工艺组
28Author:huangkangsheng
化学反应过程与设备——项目1
自热式固定 床反应器：
上部为绝热层，下部为催化剂装在冷管间的连续换热催化床。
径向反应器：
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化工系工艺组
29Author:huangkangsheng
化学反应过程与设备——项目1
任务2
气固反应器选择——流化床反应器
一、流化床反应器的特点与结构 1.流化床反应器的特点
固体流态化：
将固体颗粒悬浮于运动的流体中，具有类似于流体的性 质，称之为固体流态化。
2.无泄漏磁力釜基本结构
构成 釜体、搅拌转子、传热构件、传动装置、安全与保护装置。
3.反应釜的特点与发展趋势
特点： 结构基本相同，操作压力较高、操作温度较高， 反应釜多属间歇操作。
发展趋势：
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大容积化；搅拌器已有单搅拌器发展到用双搅拌器 或外加强制循环；生产自动化和连续化；合理利用 热能。
生产要求：
反应温度、压力、反应时间、转化率、选择性、 压降、能耗、生产能力等。
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化工系工艺组
17Author:huangkangsheng
化学反应过程与设备——项目1
2.均相反应器选择要考虑的方面
根据物料聚集状态选择。气相：管式；液相：釜式
根据产量大小选择操作方式。
根据反应速率选择。 根据动力学特性选择。
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化学反应过程与设备试题
化学反应过程与设备试题一.选择题（每题2分，共20分）1.化学反应器的分类方式很多，按的不同可分为管式、釜式、塔式、固定床、流化床等。
A. 聚集状态；B、换热条件；C、结构；D、操作方式2.釜式反应器可用于不少场合，除了。
A、气－液相反应；B、液－液相反应；C、液－固相反应；D、气－固相反应3.间歇操作的釜式反应器出料组成与反应器内物料的最终组成。
A、不相同；B、可能相同；C、相同；D、可能不相同4.反应釜加强搅拌的目的是。
A、强化传热与传质；B、强化传热；C、强化传质；D、提高反应物料温度5.釜式反应器的换热方式有夹套式、蛇管式、回流冷凝式和。
A、列管式；B、间壁式；C、外循环式；D、直接式6.管式加热炉传热的主要工艺指标有：全炉热效应.热负荷火墙温度,流速和全炉压力降。
A.炉管结焦时间B.炉管表面热强度C.燃烧室辐射强度D.烟囱抽力7.当化学反应的热效应较小，反应过程对温度要求较宽，反应过程要求单程转化率较低时，可采用。
A、自热式固定床反应器；B、单段绝热式固定床反应器；C、换热式固定床反应器；D、多段绝热式固定床反应器。
8.固定床反应器具有反应速度快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等特点，床层内的气体流动可看成是。
A、湍流；B、对流；C、理想置换流动；D、理想混合流动9.流化床反应器通常都由壳体、气体分布装置、、换热装置、气固分离装置和固体颗粒的加卸装置所构成.A、搅拌器B、内部构件C、导流筒D、密封装置10.对气—固相流化床反应器，操作气速应。
A、大于临界流化速度；B、小于临界流化速度；C、大于临界流化速度而小于带出速度；D、大于带出速度二.填空题（每空1分，共20分）1.化学反应器是。
根据物质的聚集状态分，化学反应器可分为：和两大类。
2.釜式反应器主要应用于液-液均相和非均相、气-液相等反应过程，操作时温度、浓度容易，产品质量。
在化工生产中，既可适用于间歇操作过程，又可用于操作过程；可单釜操作，也可多釜串联使用；但若应用在需要较高转化率的工艺要求时，有的缺点。
化学反应过程与设备概述
化学反应过程与设备概述化学反应是一个重要的研究领域，其在工业生产中扮演着至关重要的角色。
化学反应的过程与设备是实现化学反应的基础和核心。
本文将概述化学反应过程与设备的基本原理和常见类型，以及其在工业领域和日常生活中的应用。
一、化学反应过程化学反应是物质之间发生化学变化的过程。
化学反应需要考虑一系列因素，例如反应物的性质、反应条件、催化剂的选择等。
根据反应物的数量和反应过程中能量的变化，化学反应可以分为以下几种类型：1. 合成反应：多个物质组成新的化合物。
例如，水和氧气反应生成水分子。
2. 分解反应：一个化合物分解成多个物质。
例如，二氧化二氢分解成水和氧气。
3. 双替换反应：两个化合物中的阳离子和阴离子交换位置，生成两个新的化合物。
例如，硫酸铜和氯化钠反应生成氯化铜和硫酸钠。
4. 单替换反应：一个元素与一个化合物反应，置换其中一个元素。
例如，钠与水反应生成氢气和氢氧化钠。
5. 氧化还原反应：涉及电子的转移，其中一个物质被氧化，另一个被还原。
例如，金属与酸反应生成盐和氢气。
化学反应过程必须在适当的条件下进行，例如温度、压力、浓度和催化剂的选择。
这些条件可以影响反应速率和产物产率。
二、化学反应的设备化学反应需要适当的设备来提供反应条件并有效地控制反应过程。
以下是一些常见的化学反应设备：1. 反应釜：在工业生产中，反应釜是最常见的反应设备之一。
它通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成，例如不锈钢或玻璃钢。
反应釜可以提供适应不同反应条件的温度、压力和搅拌速率。
2. 反应槽：反应槽是用于小型实验室研究和中小规模生产的设备。
它们通常由玻璃或塑料制成，易于清洗和观察反应过程。
3. 反应管：反应管常用于小规模试验室研究和分析。
它们可以用于微量反应或进行定量实验。
4. 催化剂床：在某些反应中，催化剂起到至关重要的作用。
催化剂床可以提供大表面积来支持催化剂，使其与反应物接触，并促进反应速率。
5. 冷凝器：冷凝器用于冷却反应产生的蒸汽或气体，使其冷凝成液体，以便进行分离和收集。
化学反应过程与设备第四版课后答案116页
化学反应过程与设备第四版课后答案116页1、不属于木脂素类化合物的物理性质的是（）[单选题] *A一般没有挥发性B有光学活性C易溶于有机溶剂D有色晶体(正确答案)2、以下黄酮类化合物中，以离子状态存在的是（）[单选题] *A黄酮B花色素(正确答案)C二氢黄酮D查耳酮3、香豆素衍生物最常见的羟基取代位置是（）[单选题] *AC7位(正确答案)BC5位CC3位DC6位4、一般情况下，为无色的化合物是（）[单选题] *A黄酮B花色素C二氢黄酮(正确答案)D查耳酮5、南五味子具有的主要化学成分是（）[单选题] *A色原酮B胆汁酸C多糖D木脂素(正确答案)6、厚朴酚的结构类型为（）[单选题] *A简单木脂素B单环氧木脂素C木脂内酯D新木脂素(正确答案)7、木脂素是苯丙素衍生聚合而成的天然化合物，多为（）[单选题] * A二聚体(正确答案)B三聚体C四聚体D五聚体8、连续回流提取法在实验室用的装置为（）[单选题] *A氏提取器(正确答案)B回流装置C蒸馏装置D分液漏斗9、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10、以芦丁为指标成分进行定性鉴别的中药是（）[单选题] * A葛根B黄芩C槐花(正确答案)D陈皮11、由两个C6-C3单体聚合而成的化合物称（）[单选题] * A木质素B香豆素(正确答案)C黄酮D木脂素12、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13、淀粉含量多的药材提取时不宜用（）[单选题] *A浸渍法B渗漉法C煎煮法(正确答案)D回流提取法14、很少含有挥发油的植物科为（）[单选题] *A菊科B唇形科C茜草科(正确答案)D姜科15、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)16、溶剂极性由小到大的是（）[单选题] *A石油醚、乙醚、乙酸乙酯(正确答案)B石油醚、丙酮、乙酸乙酯C石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷D三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚17、所有游离香豆素均可溶于热的氢氧化钠水溶液，是由于其结构中存在（）[单选题]* A酮基B亚甲二氧基C内酯环(正确答案)D酚羟基对18、在简单萃取法中，一般萃取几次即可（）[单选题] *A3～4次(正确答案)B1～2次C4～5次D3～7次19、在高效液相色谱法中，常用的柱内填料是（）[单选题] * A氧化铝B活性炭C十八烷基硅烷键和硅胶(正确答案)D羧甲基纤维素20、检识黄酮类化合物首选（）[单选题] *A盐酸-镁粉反应(正确答案)B四氢硼钠反应C硼酸显色反应D锆盐-枸橼酸反应21、溶解范围广，提取较全面的是（）[单选题] *A三氯甲烷B正丁醇C乙醇(正确答案)D水22、浓缩速度快，又能保护不耐热成分的是（）[单选题] * A水蒸汽蒸馏法B常压蒸馏法C减压蒸馏法(正确答案)D连续回流法23、组成缩合鞣质的基本单元是（）[单选题] *A黄烷-3-醇(正确答案)B酚羟基C环戊烷D哌啶环24、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25、当一种溶剂无法结晶时，常常使用混合溶剂，下列不是常用的混合溶剂是（）[单选题] *A甲醇-水B乙酸-水C乙醚-丙酮D石油醚-水(正确答案)26、能溶于水的生物碱是（）[单选题] *A莨菪碱B小檗碱(正确答案)C长春新碱D长春碱27、除了能够沉淀有羧基或邻二酚羟基成分，还能沉淀一般酚羟基成分的是（）[单选题] *A碱式醋酸铅(正确答案)B中性醋酸铅C酸碱沉淀法D以上都不对28、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29、中药紫草中的主要有效成分属于（）[单选题] *A苯醌类B萘醌类(正确答案)C蒽醌类D菲醌类30、凡具有（）的木脂素，与三氯化铁反应，呈阳性（）[单选题] * A酚羟基(正确答案)B羧酸C醇羟基D氨基。
化学反应过程及设备
从实验室开发到工业生产存在放大效应。
在工业反应器中实际进行的过程不
但包括有化学反应，还伴随有各种物理过
程，如热量的传递、物质的流动、混和和
传递等，所有这些传递过程使得反应器内
产生温度分布和浓度分布，从而影响反应
的最终结果。
5/21/2020
➢ 化学动力学特性的研究 ：在实验室的小反应器内进行， 完全排除传递过程的影响。
a s
(rS
)
5/21/2020
（2）化学反应速率及其表示
或可说，我们用不同的着眼级分来描述化学反应速 率，那么反应速率与计量系数之比是相等的。
rA rB rr rs a b rs
若以浓度表示则为：
1 dCA 1 dCB 1 dCR 1 dCS a dt b dt r dt s dt
( r ) k P P
A
A ,P A B
5/21/2020
（3）单一反应 ✓— 可逆—反反应速应率级方程数的表示
对于： aA+bB rR+sS
( r ) kC B kC B
A
AA B
ARS
反应级数的大小反映了该物料浓度对反应速率
影响的程度。级数愈高，则该物料浓度的变化
5/21/2020
（2）化学反应速率及其表示
对于(恒容)气相反应，由于分压与浓度成正比，也可用 分压来表示。
( r )
1
dn A
k
P P
A V dt
pA B
注意各参数的量纲单位要一致 ，若分压的单位为Pa，
则kp的单位：
mol ( m3 s Pa)
5/21/2020
（2）化学反应速率及其表示
对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为：
化学反应过程与设备
化学反应过程与设备化学反应是指两种或更多物质发生一定变化，产生新的物质的过程。
化学反应过程与设备的设计和优化，是指通过合理设计和改善反应器，使得反应过程具有高效、安全、节能和环保等特点，提高生产效率和产品质量。
1.反应过程的选择与设计：反应过程的选择与设计是建立在研究反应动力学、热力学和传质过程的基础上。
根据反应物性质、反应条件和产品要求等因素，选择适当的反应方式（如连续反应、间歇反应、催化反应等），确定反应路径和反应机理，并设计反应的操作条件（如温度、压力、反应物的浓度和物料的流速等）。
2.反应物料的处理与准备：反应物料的处理与准备包括反应物料的配制、搅拌、过滤、干燥和纯化等工艺。
合理的物料处理与准备可以提高反应的速度、选择性和收率，并减少副反应和污染物的产生，从而提高产品的质量和产量。
3.反应条件的优化与控制：反应条件的优化与控制是通过实时监测和调节反应的参数，如温度、压力、反应物浓度和物料的流速等，以达到最佳的反应条件。
优化和控制反应条件可以减少能源的消耗、降低废物的排放、提高产品的纯度和产量，并延长反应器的使用寿命。
4.催化剂的选择与改进：催化剂在化学反应中起到促进反应速率、提高选择性和稳定性的作用。
合理的催化剂的选择与改进可以提高反应的效率、减少不必要的副反应和串联反应，并降低催化剂的损耗，从而降低生产成本。
1.反应器的类型与选择：反应器的类型根据反应过程的性质和要求而定，常见的反应器有批式反应器、连续反应器、固定床反应器、搅拌反应器和流动床反应器等。
选择合适的反应器类型可以保证反应过程的高效性、安全性和可控性。
2.反应器的结构与材料的选择：反应器的结构包括反应器的容器、搅拌装置、换热器和分离器等部分，合理的结构设计可以提高反应器的热交换效率、降低能源的消耗、减少反应物料的停留时间和提高产品的选择性。
材料的选择要考虑到反应物料的腐蚀性、温度和压力等因素，以保证反应器的安全运行和长寿命。
《化学反应过程及设备》2020-2021期末试题及答案
《化学反应过程及设备》2020-2021期末试题及答案一、判断题【在括号内填“√”或“×”，每小题2分，共20分）1．空时等于平均停留时间。
( )2．间歇反应器的一个操作周期的时间分两部分，即辅助时间和反应时间。
( )3．级数在一定温度范围内保持不变，它的绝对值不会超过3，但不可以是分数，也不可以是负数。
( )4．达到同样的转化率，多釜串联的总体积比单釜的体积要小。
( )5．流体流过固定床层的压力降，主要是由于流体与颗粒表面间的摩擦阻力和流体在孔道中的收缩、扩大和再分布等局部阻力引起。
( )6．影响气含率的因素主要有设备结构和操作条件等。
( )7．对于可逆放热反应，在一定条件下，反应速率最大时对应的温度称为最适宜温度，但是对于可逆吸热反应是不存在最适宜温度的。
( )8．降低返混程度的措施主要是对设备进行分割。
分割分为轴向分割和径向分割两种，常用的是轴向分割。
( )9．对同一催化剂来讲：10S >lOB >PP。
( )10．在全混流反应器中，物料完全返混，即返混无穷大。
( )二、填空题f每空1分，共30分）11.催化剂的性能主要包括—----、____ 和____。
12.按固体颗粒是否在系统内循环，流化床反应器可分为____流化床和-------- 流化床。
13.气液传质理论有 --------、--------- 和--------------14．孔隙率是指催化剂颗粒的微孔体积占------------的分率。
15.催化剂只改变化学反应的，对化学反应的没有影响。
16．液体在搅拌器的作用下，在设备内的流动有三个方向，即-----、------ 和____ ，分别对应流体的三种流动形态。
17．釜式反应器常用的传热方式有和两种方式。
18．设备的装料系数是指------------19．当聚式流化不正常时，有两种状态，即为----------、---------------20．用反应物表示的速率称为速率，用生成物表示的速率称为____速率．21．连续操作釜式反应器可以采用多釜串联或并联操作，为了降低返混，可以把多个釜联，当需要用单釜进行连续操作，其体积过大而难于加工制造时，常常用若干个体积较小的反应釜____联操作。
化学反应过程与设备2
2）、搅拌器两方面性能
产生强大的液体循环流量 产生强烈的剪切作用
3）、选择基本原则
在消耗同等功率的条件下，低转速、大直径的叶轮， 可增大液体循环流量，同时减少液体受到的剪切作用，有 利于宏观混合。反之，高转速、小直径的叶轮，结果与此 恰恰相反。
5、搅拌装置的结构
搅拌器是实现搅拌操作 的主要部件，其主要的组成 部分是叶轮，它随旋转轴运 动将机械能施加给液体，并 促使液体运动。
物料衡算： 虽然整个过程为非定态过程，但在任一瞬间，
反应器内各处的组成是均一的。应选整个反应器 进行衡算。
普遍式划简：
微元时间内 微元时间内 微元时间反应釜 微元时间反应釜
进入反应釜 离开反应釜 内转化掉的反应 内反应物的累积
的反应物量 的反应物量 物量
涡轮式搅拌器
按照 圆盘
圆盘涡轮 搅拌器
开启涡轮 搅拌器
前者的 循环速 度低于 后者
按照 叶轮
特点 适用 范围
平直叶 搅拌器
弯曲叶 搅拌器
叶的叶 轮不易 磨损， 功率消 耗低
既产生很强的径向流，又产生较强的轴向流；能耗消耗不大 且搅拌效率较高；涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。
适用于乳浊液、悬浮液等
涡轮式
安装在搅拌 器的上方
螺旋桨推进式
安装在搅拌 器的两边
5.2、换热装置的选择
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求 的温度条件的设备。
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式、 回流冷凝式等，也可用直接火焰或电感加热。
1）、夹套式
夹套是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器，既 简单又方便。
适用 范围
适用于高粘度物料的搅拌和传热。
化学反应过程及设备(2629)8073-大学考试试题(含答案)
n
(
1
), 带入得：
kA 1-xA
5 =1 - l n (1 - ) kA 1-0. 5
解得：从 =O. 1386min-1
要达到分解率 80%:
(6 分）
t=
1
1 In()=11. 6min
(7 分）
0. 1386 1-0. 8
1085
)
3. 影响含气率的因素主要有设备结构、物性参数和操作条件等。（
)
4. 一般地，生成速率为正，消耗速率为负。（
)
5. 在表示化学反应的转化率时，可以用过低的组分来表示。（
)
6. 不论是设计优化还是操作优化，均需考虑化学反应本身的特征，还需充分了解各种反
应器的特征。（
)
7. 在气固相催化反应过程中，内扩散阻力不仅影响宏观反应速度，而且影响复杂反应的
(4) 催化剂对反应过程有良好的选择性。
四、计算题（每小题 13 分，共 26 分）
21. 解：以 lOOmol 的原料气为计算基准，设 S02 的转化率为 x 。 反应前后各组分的物质的量如下：
2S02
+
反应前： 3
。 2 ——千
8
2S03
4
反应后： 3-3x
8-1. 5x
4+3x
沁为惰性气体，反应前后不变： 100X85%=85mol (5 分）
EA 的表达式，并说明其物理意义。
20. 催化反应过程的特征是什么？
得分 1 评卷人
四、计算题（每小题 13 分，共 26 分）
21. 进入 S02 氧化器的气体组成（摩尔分数）为： S023% ;028% ;S0,4%; ;N 戎 5%
经过下列反应： 2S02+02 一一2S03
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11/3/2013
（3）单一反应 ——反应级数
反应级数――指动力学方程中浓度项的幂数，如式中的 α和β， α和β分别称作组分A和组分B的反应级数α+β=n，n是基 元反应的总反应级数。
( rA ) k ACA CB
mol ,( 3 ) m s
–rA=kACA
A R与2A 后者 –rA=kACA2
（3）单一反应
单一反应：只用一个化学计量方程可以表示出反应体系的计量关
系 的反应。
复合反应：是有几个反应同时进行的用几个动力学方程才能描述 的反应。
11/3/2013
（3）单一反应
常见的复合反应有 R
AR S 平行反应来自AR 连串反应
S
A
S T 平行连串反应
11/3/2013
（3）单一反应
表2－1列举了一些不同反应的动力学方程，式中浓度项的 幂次有的与计量系数不一致，是因为有的是单一反应有的 是复合反应。
11/3/2013
1.3 化学反应器的操作方式
• 间歇式操作：一次性投料、卸料，反应物系数参数（浓度 或组成等）随时间变化。 • 连续操作：原料丌断加入，产物丌断引出，反应物内物系 参数均丌随时间变化。 • 半间歇操作：半连续（或半间歇）兼有以上两种过程的特 点，情况比较复杂。
11/3/2013
2 .均相反应动力学基础 2.1 基本概念
– 从实验室开发到工业生产存在放大效应。
•
在工业反应器中实际迚行的过程丌但包括有化学反 应，还伴随有各种物理过程，如热量的传递、物质的流劢、 混和和传递等，所有这些传递过程使得反应器内产生温度 分布和浓度分布，从而影响反应的最终结果。
11/3/2013
化学动力学特性的研究 ：在实验室的小反应器内进行，
11/3/2013
（3）单一反应 ——分子数
对于基元反应：αA+βB=rR+sS
(rA ) k Ac A cB
。
分子数：基元反应中反应物分子戒离子的个数
对于基元反应来讲α,β必须是正整数，α+β是基元反应的 分子数，不能大于3（根据碰撞理论，α+β的取值不能大 于3，必须是一个小于等于3的正整数）。
（1）化学计量方程 化学反应方程如：N2+3H2=2NH3 化学计量方程为：2NH3-2N2-3H2=0 一般式：aA+bB+cC+…=0 a,b,c…称为计量系数，对产物为正，反应物为负。 化学计量方程仅仅表示了参与反应的各物质间的量的变化 关系，并不代表实际反应历程(反应机理)。
11/3/2013
分批(或称间歇)式操作 一次性加入反应物料，在一定条件下，经过一定的反应时间，达到 所要求的转化率时，取出全部物料的生产过程。属非定态过程，反应器 内参数随时间而变。适用：小批量、多品种的生产过程。 半分批(或称半连续)式操作 原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其余则为分批加入或 卸出的操作。属于非定态过程，反应器内参数随时间而变，也随反应器 内位置而变。 连续式操作 连续加入反应物料和取出产物的生产过程。属定态过程，反应器内 参数不随时间而改变，适于大规模生产。11
11/3/2013
（2）化学反应速率及其表示
如果反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子，则称
该反应为基元反应，反之为非基元反应。
基元反应--计量方程与实际反应历程一致；非基元反应—与实
际反应历程不一致的 。
通常规定计量系数之间不含1以外的任何公因子，以避免计量方程的不确定性。
11/3/2013
• 均相反应－－在均一液相戒气相中进行的反应 • 均相反应动力学是解决均相反应器的选型、操
作与设计计算所需的重要理论基础
！研究均相反应的首先掌握反应动力学
11/3/2013
（2）化学反应速率及其表示
对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为：
rA
1 dnA 由于反应而消耗的A物质的量 V dt （单位体积）（单位时间)
如：氢气与溴反应生成溴化氢
(rHBr )
实验得知
H2＋Br2
1/ k1CH 2 CBr22
k2 C HBr / CBr2
2HBr
此反应系由以下几个基元反应组成：
11/3/2013
（2）化学反应速率及其表示
实验得知H2和Br2反应生成溴化氢反应由几个基元反应组成
计量方程
计量方程仅表示参与反应的各物 质间的量的变化关系与实际反应 历程（反应机理）无关
实质是按宏观动力学特性分类，相同聚集状态反应有相同的动力学规律。 均相反应，反应速率主要考虑温度、浓度等因素，传质不是主要矛盾； 非均相反应过程，反应速率除考虑温度、浓度等因素外还与相间传质速 率有关。
11/3/2013
据反应器结构分
（a） 管式反应器；
（b）釜式反应器； （c）板式塔； （d）填料塔； （e）鼓泡塔； （f）喷雾塔； （g）固定床反应器；（h）流化床反应器；（i）移动床反应器； （j）滴流床反应器 实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、 混和、传质、传热等特征。
冪数型动力学方程和双曲型动力学方程 1）幂数型动力学方程
aA+bB=rR+sS反应速率定义为： 实验研究得知，均相反应速率取决于物料的浓度和温度， 反应速率符合下述方程，称乊为冪数型动力学方程，是 经验方程。
式中kA称作反应速率常数；α 、β 是反应级数。
11/3/2013
（2）化学反应速率及其表示
要求：不失真；
能满足应用的要求； 能适应当前实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值; 能适应现有计算机的能力。 数学模型方法的实质 将复杂的实际过程按等效性原则做出合理的简化，使之易于数 学描述。实验是基础，数学方法和计算技术是成功的关键。
11/3/2013
1.2 化学反应器的分类
按物料的聚集状态分 均相： 气相：如石油烃管式裂解炉 液相：如乙酸丁酯的生产 非均相： g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已内酰胺缩合 l-s相：如离子交换 g-l-s相：如焦油加氢精制
戒可说，我们用不同的着眼级分来描述化学反应速 率，那么反应速率与计量系数乊比是相等的。
rA rB rr rs a b r s
若以浓度表示则为：
1 dCA 1 dCB 1 dCR 1 dCS a dt b dt r dt s dt
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（2）化学反应速率及其表示
1 dnA rA V dt
对于物料体积变化较小的反应，液相反应即使不是 等摩尔反应体积变化也都很小都可以看做是恒容反应， 即可视为恒容反应，V可视作恒定值，则n/V=CA 反应 速率还可用浓度表示V直接除到微分式里，摩尔数除以 体积就是摩尔浓度C反应式就变的更简单。
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（2）化学反应速率及其表示
（3）单一反应 ——反应级数
动力学方程也可用分压表示 对于：aA+bB=rR+sS
（3）反应器的工程放大
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化学反应过程与设备的基本研究方法
以相似论和因次论为基础的经验法
基本程序：确定影响因素； 用因次分析法确定准数；
实验数据回归，得出准数关联式；
根据相似论，用准数关联式进行放大。
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数学模型法
数学模型方法
用数学模型来分析和研究化学反应过程与设备的工程问题。 数学模型就是用数学语言来表达过程各种变量之间的关系。
我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分
1 dnA 1 dnB 1 dnR rA ,rB , rR V dt V dt V dt
式中r A取负值表示反应物消失的速率
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（2）化学反应速率及其表示
因为反应物在化学反应过程中不断消耗，所以为
避免反应速率出现负值，在反应速率前加个负号。而 若A为产物则为：
区分反应级数和反应的分子数。
相同点：非基元反应中的反应级数与基元反应中
的分子数，取值n≤3；α、β仍称做反应物A或B的
反应级数。
不同点：非基元反应n的取值还可以是负数、0、 小数；分子数是专对基元反应而言的，非基元过 程因为不反映直接碰撞的情况，故不能称作单分
子或双分子反应。 11/3/2013
2R意义不同，前者
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（3）单一反应 ——反应级数
非基元反应：
aA+bB=rR+Ss
(rA ) k Ac A cB
α+β=n，n为非基元反应的总反应级数，取值可以 是小于戒等于3的任何数，α和β的值与计量系数a 和b的值无关。取值是通过实验测定的。
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（3）单一反应 ——反应级数
链引发
第二步
链传递
对于化学反应的机理的研究是困难的： 中间物种浓度低、寿命短捕捉困难，又
不具备正常化合物的性质，就算捕捉到
也难测定。∴反应机理就有一定的不确 定性。我们是通过实验求动力学参数， 反过来验证机理是否反正确，是正确的 往往称做本征动力学方程。 如果已知反应机理，则可根据一定的假 设，推导出反应的速率方程。
整个反应为非基元反应而每一步 反应历程 都是一个基元反应。基元反应中 （机理） 反应物分子或离子的个数称为分 子数。左边的反应中除第一步反 应的分子数是1其它都是2
化学计量式仅表示参与反应的各物质间的量的变化关系，与实 际反应历程(反应机理无关)。
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第一步
（2）化学反应速率及其表示
数学模型方法的一般过程:
基本特征是过程的分解和过程的简化
将化学反应器内进行的过程分解为化学反应过程和物理传递 过程，然后分别研究化学反应规律和传递过程规律。