期末复习提纲(1)

期末复习提纲反应器选型 1、均相反应器的选型（管式反应器、釜式反应器的应用、特点、结构、选型依据） 2、非均相反应器的选型（气固相催化反应器：固定床反应器、流化床反应器的应用、特点、结构、选型依据） 反应器的设计及优化 动力学基础 1、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 2、均相反应动力学单一反应的动力学方程 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。

RS B A R S B A αααα+=+))((单位时间单位体积的摩尔数）（由于反应而消耗的A Vdt dn r AA =-=-dtdn Vr A A 1-=-dtdn Vr B B 1-=-dtdn Vr S S 1=dtdn Vr R R 1=各反应速率间的关系：RRS SBBAAr r r r αααα==-=- 当V 恒定时，iidC Vdn =dtdC r AA -=-dtdC r B B -=-dtdC r S S =R r =dtdC R即以各组分的摩尔浓度的变化速率来表示反应速率，上式仅适用于分批式操作。

对连续操作（开放系统）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）kdt dCA=- AA C C kt-=0A →产物（一级） AAkC dtdC =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==A A A xC C kt 11ln ln2A → 产物（二级） 2AAkCdtdC =-)1(11100AA A A AXXC C C kt -=-=A+B →产物（00B A C C =） BAACkC dtdC =-A+B →产物（0B AC C ≠）)11ln(1ln1000000AB A B B A A B A B x xC C C C C C C C kt ---=-=恒温变容条件下：i i RdF r dV ±=±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。

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 可逆反应：A R（一级反应）12A A A RdC r k C k C dt-=-=-A P −−→ （主） A S−−→ （副）假设其均为一级不可逆反应，其微分速率方程：AA C k r 11,=- （主） AA C k r22,=- （副）反应物A 的总反应速率A r -为：AA A AC k k r r r )()(212,1,+=-+-=-,11()P PA A dC r r k C dt==-= 2S SAdC rk C dt==APS （均为一级反应）k 1k 2AAA C k dtdC r 1=-=-PA P P C k C k dt dC r 21-==PS S C k dtdC r 2==3、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）练 习填空、判断与选择1、反应时间与初始浓度无关的是____级反应。

2、对反应级数大于1的反应，达到同样转化率，初始浓度提高，反应时间增加。

3、对于反应级数小于1的反应，初始浓度提高时要达到同样转化率，反应时间减少。

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______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______的敏感程度。

级数越高，_______对反应速率的影响越大。

9、活化能只表明反应速率对________的敏感程度。

活化能越大，________对反应速率的影响越大。

10、反应A + B → C ，已知115.0-=sk，则反应级数n=_______。

1A A AA AK p K p θ=+A. 0B. 1C. 2D. 3 11、反应3A → P ，已知s l mol k⋅=/15.0，则反应级数n=_______。

A. 0B. 1C. 2D. 3 12、下列属于均相反应的是_______。

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_______。

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αA A αB B，反应组分A 的化学反应速率=-Ar _______。

A. Vdtdn r A A -=- B. Vdtdn r B A -=- C.dtdC r AA -=-D.dtdC r B A -=-15、对于一非恒容均相化学反应αA A αB B，反应产物B 的化学反应速率=Br _______。

A. Vdtdnr AB =B.Vdtdn r B B =C.dtdC r AB =D.dtdC r BB =理解下列术语：1. 间歇操作、半间歇操作、连续操作、化学反应速率、化学动力学方程、均相反应、单一反应、复杂反应、基元反应、单分子反应、反应级数2. 按照结构原理特点，化学反应器可分为哪些类型？3. 化学反应器有哪三种操作方式？各有什么特点？4. 对于多组分单一反应系统，各组分的反应速率存在怎样的关系5. 如何理解反应级数和活化能与反应速率的关系？6. 恒温恒容均相0级、1级、2级不可逆反应的积分式的应用7. 如何判断一级反应？8. 复杂反应有哪些类型？9. 复杂反应中某一组分的生成速率如何表达？ 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、 理想反应器的停留时间分布及其性质（不要求）脉冲法：反应器中的流体流动达到定态后，在极短的时间内将示踪物注入进料中（或者将示踪物在瞬间代替原来不含示踪物的进料，然后又马上恢复原来的进料），然后分析出口物料中示踪物浓度随时间的变化，从而确定停留时间分布。

()()V E t c t Q=()Q Vc t dt∞=⎰阶跃法: 反应器中流体流动达到定态后，自某一瞬间起连续加入示踪物（或全部切换为只含示踪物的进料），然后检测出口物料中示踪物浓度随时间的变化，以确定停留时间分布。

过程实质：输入浓度从一个稳态到另一个稳态的阶梯变化。

数学期望：停留时间的数学期望就是物料在反应器中的平均停留时间。

方差：方差是停留时间分布分散程度的量度。

理想置换和理想混合的方差？ 4、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()()()c t E t c t dt∞=⎰0()()()()c t c t F t c c ==∞0()()()tE t dtt tE t dtE t dt∞∞∞==⎰⎰⎰()()tE t t t E t t∆=∆∑∑22222()()()()()()tt t E t dtt t E t dt t E t dt tE t dtσ∞∞∞∞-==-=-⎰⎰⎰⎰ 222()()tt E t t t E t tσ∆=-∆∑∑练习： 填空与判断：1、 理想流动模型分为两种类型，即________和_________2、 返混专指________进入反应器的物料之间的混合3、 说明下列反应器中的返混情况：间歇反应器中返混为_____, 理想置换反应器返混为_______ 4、 理想混合反应器返混为____, 非理想流动反应器返混为_____ 5、 返混带来的最大影响是_____________________________ 6、 返混对反应来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。

7、 降低返混程度的主要措施是______，通常有________和________两种，其中重要的是__________。

8、 连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用________的操作。

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 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00()AfA x AA A x dx t c r =-⎰0()AA c A A c dc t r =--⎰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。

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C A0 、C AN （或X AN ）、V Ri ，求N 。

连续操作釜式反应器的稳定操作热稳定性的概念：反应器本身对热的扰动有无自行恢复平衡的能力。

有，则是热稳定性的；无，则是热不稳定性的。

热平衡： 热稳定 Q r =Q C 其他条件不变，仅进料温度或进料流量变化对釜式反应器热稳定性的()A f R A A x V t C V r ==-==Ri Ai-1Ai Ai Ai-1iA0Ai Ai V C -C x -x t =C V (-r )(-r )00()()V ()()A R A p s r V H c T T K A T T ρ--∆=-+-c rdQ dQdTdT<影响。

半间歇操作的釜式反应器 工业应用通常使用的几种半间歇操作形式 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：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；0()AfA x A R A x A dx V F r =-⎰000()Af A x R A A x A V dx c V r τ==-⎰0001()Af x A A A AfA dx C C x r kτ==-⎰0111lnln 1A AfAC k x k C τ==-0022000111()(1)11Af A x AA x A A A AfA dx C kC x kC x x τ==----⎰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。