化学过程及设备

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《化学反应过程及设备》期末复习题

《化学反应过程及设备》期末复习题

《化学反应过程及设备》期末复习题一、单项选择题1.在反应设备内,任取一尺度远小于反应器内物料体积的微元单位,在微元内不存在组成和温度的差异,且整个反应器内的物料均达到分子尺寸的均匀,这种体系称为()体系。

()。

A.均相体系 B.液相体系C.恒温体系 D.绝热体系2.一反应关键组分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.0.77 B.0.75C.0.74 D.0.723.某反应的温度由300K上升10K时,反应速率常数增大为原来的4倍,如果此反应的温度由400K上升10K时,反应速率常数增大为400K时的()4倍A.< B.=C.> D.无法判断4.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.无法判断5.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有关,初始浓度越高,所需时间越短,那么该反应为()。

A.零级B.一级C.二级 D.三级6.不同停留时间的质点之间的混合称为()。

A.返混B.混合C.扩散 D.凝聚7.对于反应 A+B→R+S,对于A、B都是一级反应,当配料比大到反应中消耗的B组分可以忽略,该反应可以视为()。

A.零级 B.一级C.二级 D.三级8.物料围绕搅拌轴做圆周运动,称为切向流或环向流,特别是切线流严重时,釜内液体在离心力的作用下,会沿着釜内壁上升,中心液面下降,形成一个大的漩涡,即出现()。

A.扩散 B.打漩C.对流 D.涡流9.气固相催化剂反应的7个步骤里,可能存在最难进行的一步,即其阻力最大、速度最慢,其它步骤的速度都很大,可瞬间达到平衡状态。

速度最慢的这一步称为()。

A.扩散步骤B.控制步骤C.表面反应步骤 D.吸附步骤10.以颗粒(非球形颗粒)体积相等的球体的直径表示的颗粒直径,称为()直径。

A.体积相当 B.外表面积相当C.比表面积相当 D.平均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( )。

国开化学反应过程及设备复习资料

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1.1

化学反应过程与设备1.1

化学反应过 程与设备
三、管式反应器的应用与分类
(一)管式反应器在化工生产中的应用与分类:
化学反应过 程与设备
三、管式反应器的应用与分类
(二)管式反应器的特点:
操作方式:多数采用连续操作,少数采用半连续操作,使用间 歇操作的则极为罕见。 特点:①单位反应器体积具有较大的换热面积,特别适用于热 效应较大的反应。 ②由于反应物在管式反应器中反应速率快、流速快,所以它 的生产效率高。 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与釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下, 其管内流体流型接近于理想置换流。
带接管的“T”形透镜环用于安装测温、测压元件用的。
化学反应过 程与设备
四、管式反应器的结构
4、管件
反应器的连接必须按规定的紧固力矩进行,所以对法兰、螺柱和螺 母都有一定要求。 5、机架 反应器机架用桥梁钢焊接成整体,地脚螺栓安放在基础桩的柱头上, 安装管子支座部位装有托架,管子用抱箍与托架固定。
化学反应过 程与设备
化学反应过 程与设备
《化学反应过程与设备》
主讲教师:
化学反应过 程与设备
主要内容:
1
一、反应器的选择
2
二、反应器的设计和优化
三、反应器操作与控制
3
化学反应过 程与设备
1.教材与教参
教材采用教育部高职 高专规划教材,教材的难 度适中,相比本科教材,
其特点是复杂的理论分析
较少,增加许多工程实践 的实例。符合高职高专的
化学反应过 程与设备
二、搅拌釜式反应器的结构
3、传热构件:
釜内介质的热量传递,可在釜外焊制传热夹套,通入适当 载热体进行热交换,也可以在釜内设置螺旋盘管,在管内 通载热体把釜内物料的热量带走或传入,以满足其化学反 应的需要。 4、传动装置: 旋转运动是通过一个磁力驱动器来实现的,它位于釜盖中 央,与搅拌转子联成一体,以同步转速旋转。

化学反应过程与设备(反应器设计和优化)

化学反应过程与设备(反应器设计和优化)
10
因为
nA0 nA nB 0 nB nR nR 0 nS nS 0 a b r s
rA rB rR rS r a b r S
故更为一般的速率表达式:
1 dni r viV dt
由反应进度可得:
1 d r V dt
2.2均相反应速率其他形式的表达: A、流动系统:
0
c
cA
A0
c A c A0
dcA kcA
22
恒温条件下,k为常数,积分得: 用转化率表示得:
ln
cA0 k cA
cA cA0ek
ln
1 k 1 xA
一级不可逆反应的几个重要特征: (1).速率常数的单位:时间单位的倒数;(2).浓度的对数与反应时间成线 性关系;(3).反应时间长短仅与转化率高低有关,与初始浓度大小无关。 6.2恒温恒容不可逆二级反应: 两种情况:只有一种反应物且为二级反应;或者是其它反应物大量存在,因而在 反应过程中可视为常量;另一种是对某一反应物为一级,对另一反应物也是一级 ,二反应物初始浓度相等且为等分子反应时,可归结为第一种情况。
30
解题思路:
根据题意恒温恒容一级不可逆均相反应,求反应一定时间后物料的残余浓度 ,故选择公式 cA cA0ek 解题较简便。 对于多组分单一反应,反应物的反应量与产物的生成量之间有化学计量关系 的约束,可以根据它们的化学计量关系推导出它们反应过程中的浓度关系。 引申知识点: 对二级反应,要求残余浓度很低时,尽管初始浓度相差很大,但所需的反应 时间却相差很少。 6.4恒温变容不可逆反应:
26
例题介绍:
解:由
cA cA0ek
,将反应物的初始浓度,速率常数k和反应时间带入上式

化工单元过程及设备课程设计 (2)

化工单元过程及设备课程设计 (2)

化工单元过程及设备课程设计概要本文档旨在对化工单元过程及设备课程的设计进行详细说明。

在本课程中,学生将学习化工单元操作和过程控制,以及使用化工设备的方法和技术。

在课程设计中,学生将了解化学反应工程,流体力学和传热学原理等基础理论,并通过实验和模拟练习掌握操作技能和工程计算。

本课程旨在为学生提供从事工业生产,研究和开发等领域所需的实际技能。

课程内容1.化学反应工程–化学反应动力学–化学反应器设计–催化剂设计和选择2.流体力学与传热学–流体力学基础–管路和泵的设计–换热器的结构和性能3.过程控制–控制回路的稳定性和灵敏度分析–预测控制–先进控制方法和技术课程设计1.实验设计–化学反应器的制备和操作–流体力学和传热学实验–控制回路的建模和仿真实验2.工程计算–化学反应器的设计和优化计算–流体力学特征参数和换热器设计计算–控制回路的模型和仿真3.实习–参观工业化学反应器设备和流体力学传热设备–参与实际的化工单元操作考核形式1.平时作业和实验报告(30%)2.期末考试(70%)–化学反应工程题目–流体力学和传热学问题–过程控制和模型建立参考资料1.Coulson and Richardson, Chemical Engineering, Vol.1, 6thEdition, Butterworth-Heinemann.2.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 3rd Edition, JohnWiley & Sons.3.White, Fluid Mechanics, 7th Edition, McGraw-Hill.4.Incropera and DeWitt, Introduction to Heat Transfer, 6thEdition, John Wiley & Sons.5.Shinskey, Process Control Systems, 4th Edition, McGraw-Hill.总结本课程将提供学生全面的化工单元过程及设备操作技能,加强理论和实践相结合的教学模式,使学生能够顺利进入化工行业并为其做出贡献。

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

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1

化学反应过程与设备1

1何谓固定床反应器?其结构形式主要有哪些?答气体反应物通过由静止不动的催化剂颗粒构成的床层进行化学反应的装置。

绝热式、换热式、径向固定床反应器。

2与轴向固定床反应器相比,径向反应器有何优点?影响其应用的难点在哪?答径向反应器可提高催化剂利用率、降低床层压降、提高反应效率。

径向反应器最主要的难点是需要解决气体分布均匀性问题,避免出现因各处反应物料停留时间不同而造成返混、降低反应转化率和选择性。

另外,结构复杂、造价高也是影响其应用3何谓鼓泡塔反应器?其结构特点是什么?答气体以鼓泡形式通过催化剂液层进行化学反应的塔式反应器。

它具有结构简单、运行可靠、易于实现大型化,适易于加工操作,在采取防腐措施后,还可以处理防腐蚀性介质等优点。

但鼓泡塔内液体返混严重,气泡易产生聚并,效率较低,且不能处理密度不均已的液体,如悬浊液等。

4双模理论答假设1在相界面两侧各有一定厚度的液膜和气膜2扩散阻力全部集中在气膜、液膜内。

而在气、液相主体中不存在浓度梯度。

3相界面处,气液达平衡。

且服从亨利定律。

5什么是含气率?影响因素有哪些?答含气率是指单位体积鼓泡床内气体所占体积分数。

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。

6什么是比相界面?如何计算?答比相界面α是指单位汽液混合鼓泡床层体积内所具有的气泡表面积。

可以通过气泡平均直径dvs和含气率计算,α=6εG/d vs ㎡/m37流化床反应器的结构主要由哪几部分组成?各部分作用如何?答1结构组成:分布装置、内部结构、换热装置、气体分离装置。

2作用:气体分离装置——包括气体预分布器和气体分布板两部分,使气体均匀分布,以形成良好的初始流化条件,同时支撑固体颗粒。

内部结构——包括挡网、挡板和填充物等,破碎气体形成大气泡,增大气固的接触机会,减少返混,增加反应速度和提高转化率。

换热装置——分为外加套换热器和内管换热器,也可采用电感加热或载热体换热。

用来取出或供给反应所需要的热量。

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》课程标准

《化学反应过程与设备》课程标准

《化学反应过程与设备》课程标准课程代码:B0201427课程类别:专业核心课授课系(部):化学工程系学分学时:4学分64学时一、课程定位与作用1.课程的定位《化学反应过程与设备》是高职应用化工技术专业核心课程,是学生深化专业理论学习、培养专业能力和职业素养的专业骨干课程。

2.课程的作用本课程对高职应用化工技术专业人才培养,对职业能力和素质的形成具有基础性关键性地位,是工学结合的专业核心课程,对中控操作能力,反应设备的操作维护,异常现象的判断和处理,质量意识,成本意识,节能意识,环保意识,劳动安全卫生意识等职业能力和素质的养成起着重要的支撑作用。

3.与其他课程的关系本课程的前导课程有《物理化学》、《化工设备基础》等课程,通过化学动力学,化工设备的结构、工作原理、腐蚀防腐等知识和技能的学习训练,为本门课程的学习打下基础,本课程的后续课程有《无机化工生产技术》、《化工总控操作技术》等,运用本课程所学的知识技能为后续课程做准备。

二、课程目标通过本课程的学习,使学生掌握反应器的结构组成、流体在反应器中的流动特征、化学反应的类型和特点、催化剂及工程因素对化学反应的影响等基本知识,具备反应器选型、简单反应器设计计算、反应器的操作和控制等职业能力以及安全、节能、环保、质量、成本等职业素质,为今后的职业生涯打下基础。

1.知识目标(1)了解反应器在化学生产中的重要作用;(2)了解反应器的发展趋势;(3)掌握反应器的分类;(4)掌握反应器的基本结构及特点;(5)掌握反应器类型选择方法;(6)掌握均相、非均相反应动力学基本概念;(7)掌握理想流动模型的特点及造成非理想流动的原因;(8)掌握降低反应器返混程度的措施;(9)掌握催化剂基本概念;(10)掌握反应器设计的简单计算;(11)掌握反应器操作工艺参数的控制方法。

2、能力目标(1)能根据反应特点和工艺要求选择反应器类型;(2)能对反应器的设计与操作进行简单的优化或改进;(3)能按生产操作规程操作反应单元;(4)能对反应器进行操作参数调节控制;(5)能分析和处理操作反应器过程中出现的常见故障;3、素质目标(1)具有较强的口头与书面表达能力、人际沟通能力;(2)具有团队意识和合作精神;(3)具有良好的心理素质和克服困难的能力;(4)具有自主学习新知识、新技术的能力;(5)具有通过各种媒体资源查找所需信息的能力(6)具有独立制订工作计划并实施的能力;(7)具有规范操作、文明操作意识;(8)具有分析问题和解决问题的能力;(9)具有科学思维方法;(10)具有劳动保护与安全生产意识;(11)具有节能减排意识;(12)具有经济成本意识;(13)具有化工生产职业道德;(14)具有“6S”管理意识。

化学反应过程及设备

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:

化工单元过程及设备设计

化工单元过程及设备设计

化工单元过程及设备设计化工单元过程及设备设计是化工工程领域中的重要环节之一、在化工生产中,通过对化学反应、物质流动、能量传递等过程的控制和优化,实现产品的高效生产和质量稳定,提高生产效益。

本文将从化工单元过程设计和设备设计两个方面进行展开,并探讨其关键要素和实施过程。

化工单元过程设计是根据产品的特点和市场需求,确定生产工艺流程的过程。

首先,需要明确所需产品的化学性质、规格要求以及生产能力等。

然后,根据产品的化学反应过程,确定适当的反应器类型和反应条件,包括温度、压力、反应时间等。

同时,还需要考虑到反应物的供应方式、催化剂的选择和添加量等因素。

此外,还需考虑到副反应、副产物的生成和处理等问题,以确保产品质量和产量的稳定。

化工设备设计是根据工艺流程要求,选择适当的设备类型、尺寸和材料,以满足化工过程中的物质流动、能量传递等需求。

在设备设计过程中,首先需要对物料流动进行分析,确定流动方式、流速和压降等参数。

然后,根据压力容器设计规范和安全要求,选择合适的容器类型和尺寸,并进行结构设计和材料选型。

此外,还需要考虑到设备的传热、传质、分离和控制等方面的问题,以实现设备的可靠运行和高效性能。

在化工单元过程及设备设计中,还有一些关键要素需要考虑。

首先,需要对原材料和产品的性质进行充分的了解和分析,以确定适当的工艺流程和设备选型。

其次,要考虑到工艺流程中可能出现的不确定性和变化,采取相应的措施来解决。

此外,还要充分考虑到安全、环保和经济性等方面的要求,确保设备的操作安全和生产效益。

化工单元过程及设备设计的实施过程通常包括以下几个阶段。

首先是前期调研和概念设计阶段,进行市场分析、技术评估和方案论证,确定初步的工艺流程和设备选型。

然后是详细设计和设备选购阶段,进行各项设计计算和材料选择,并与设备供应商进行合作,选择合适的设备。

最后是设备安装和调试阶段,对设备进行安装、调试和性能验证,使其满足生产要求。

综上所述,化工单元过程及设备设计是化工工程中的重要环节,其设计合理与否直接关系到产品质量、生产效率和安全环保等方面。

化学反应过程与设备说课

化学反应过程与设备说课

主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
原料 予处理
化学 反应
产物 后处理
核心
化学反应器 —进行化学反应的场所
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
2、课程主要内容
1、化学反应动力学特性的研究 反应机理
反应工程学的 主要任务之一
研究
动力学特性
动力学方程
2、流体流动、传递过程对反应的影响 流体流动 传 质 影响 反应器内浓度和 温度在时间和空 影响 间 上 的 分 布 反应结果
化学反应过 程与设备
说课
《化学反应过程与设备》说课
主讲教师:
程永高
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
说课主要内容:
1
一、说课程
2
二、说教法
三、说学法
3
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
一、说课程
1.教材与教参
教材采用教育部高职 高专规划教材,教材的难 度适中,相比本科教材,
其特点是复杂的理论分析
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
工程因素: •流体流动
•质量传递 对反应过程的影响
•热量传递
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
工程因素
反应场所
反应结果
C、T
物理因素 化学因素
主讲教师:程永高
化学反应过 程与设备
说课
化学因素与物理因素的结合
•反应→动力学 •反应+流体流动→返混 •反应+传质→效率
间相互影响;
3.人为规定了决策序列—认为小试优
惠条件与大设备一样;

制药化工过程及设备

制药化工过程及设备

制药化工过程及设备制药化工是指将原料经过一系列的化学及物理反应,转化为药品的生产过程。

在制药化工过程中,使用各种设备来完成反应、过滤、干燥、粉碎、包装等工序。

1.原料准备:制药化工的原料通常包括活性成分、辅料和溶剂。

活性成分是药品的主要成分,辅料用来调整药物性质,而溶剂则用于溶解药品。

在原料准备过程中,需要使用各种设备,如称量设备、混合设备等。

2.反应:反应是制药化工的核心步骤,通过化学反应转化原料为目标药品。

反应通常需要在控制温度、压力和搅拌速度的条件下进行。

反应釜是常用的设备,用来提供反应所需的温度和压力,并通过搅拌来促进反应速率。

3.清洗:反应结束后,需要将反应器内的产物进行清洗。

清洗的目的是去除残留的化学物质和杂质。

清洗设备常用的有水洗设备和溶剂洗设备。

4.分离:分离是制药化工中的重要步骤,用以获得所需的目标产品。

分离过程主要包括固液分离、液液分离和蒸馏等。

常用的设备有离心机、过滤器、萃取塔和蒸馏塔。

5.干燥:分离后的产物通常含有一定的水分,需要进行干燥处理。

干燥设备可采用烘箱、真空干燥器或喷雾干燥器等,以去除残余水分,确保产品的质量。

6.粉碎:一些药物需要以粉末形式存在,因此需要通过粉碎设备将固体药物研磨成粉末。

常用的粉碎设备有球磨机、冲击破碎机和超声波震荡器。

7.包装:最后一步是将药品包装成适合销售和使用的形式。

包装设备常用的有泡罩机、灌装机和封口机。

总之,制药化工过程中使用的设备非常多样化,根据不同的工序和产品特性选择不同的设备。

这些设备在确保反应过程安全稳定、提高产品质量和生产效率方面发挥着重要的作用。

随着制药化工技术的发展,设备的自动化程度不断提高,将进一步提升制药化工的效能和质量。

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化学过程及设备(仅供参考)
一、简答题(8道题,每题5分,共40分)
内容不详,但是在课本和课件上都能找到
二、论述题(3道题,每题20分,共60分)
1、石油裂解制备乙烯(管式反应器—裂解炉)(P18—19)
石油裂解制备乙烯常用的生产设备是外热式管式反应器-裂解炉。

裂解炉是一种典型的均相管式反应器。

管式裂解炉是在炉子中设置了一定排列形式的金属管子,管内通入裂解原料,管外用液体燃料或气体燃料燃烧所发出的热量来加热管的外壁,而通过管壁的传热,将热量传递给管内的反应物料。

裂解炉的关键就是要能在较短时间内将大量热量传递给反应原料,使之在高温下发生裂解反应。

管式裂解炉通常由对流室和辐射室两部分组成,采用自然或强制排烟系统。

对流室内设有水平放置的数组换热管以预热原料、工艺稀释用蒸汽、急冷锅炉进水以及过热高压蒸汽等。

辐射室由耐火砖(里层)、隔热砖(外层)砌成。

裂解炉管悬吊在辐射室中央,这是管式裂解炉的核心部分,炉膛的侧壁和底部安装有燃烧器以加热反应管。

裂解反应产物离开反应管后立即进入急冷锅炉,被高压水骤冷以中止反应并生产10~12MPa的高压蒸汽,从而回收热能。

管式裂解炉的传热过程:
2.板式塔、填料塔(2选1)(P154—155、P160—161、P189—190)
板式塔:
板式塔由通常为圆筒形的塔体和按一定间距水平设置在塔内的若干塔板组成。

在板式塔中,塔内装有一定数量的塔盘,气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触,进行传质。

两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

板式塔适用于快速和中速反应过程。

板式塔中单位体积的气-液相界面积、气-液传质系数和持液量均较填料塔大。

板式塔空塔气速一般比传统填料塔大,生产能力大;有较大的操作弹性;效率较稳定,塔径增大,效率将有所提高。

在塔的各处都需要冷却时,板式塔更容易做到。

板式塔的缺点是结构较复杂,成本高,气体流动阻力较填料塔大,气流压降较大。

板式塔的设计内容:①工艺(或化工)设计②结构设计③机械设计
填料塔:
填料塔的结构由塔体、填料、填料的压板和支承板以及液体分布器等组成。

在填料塔中,塔内装填一定段数和一定高度的填料层,液体沿填料表面呈膜状向下流动,作为连续相的气体自下而上流动,气液两相沿填料表面进行逆流传质。

两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。

填料塔操作适应性好,结构简单,压力降小,易适应各种腐蚀性介质;气-液相流率的允许变化范围较大,特别适用于低气相流率、高液相流率的场合。

填料塔的主要缺点是:液相停留时间短,对慢反应不合适;为保证填料润湿,不能用于液体流率太低的场合;与气泡型气-液反应器相比,液相传质系数较低;填料易为固体颗粒堵塞,在气相或液相中含有悬浮杂质或会生成固体产物时不宜使用;传热性能差,不宜用于反应热效应大的场合。

填料塔还有重量大、造价高、清理检修麻烦、填料损耗大等缺点。

填料塔的设计内容:①选择填料②计算塔径③计算填料层总高度④计算压力降⑤结构设计
3.混合机理(P54—55)
混合是使物性不同的两种或两种以上物料产生均匀的分布。

在搅拌釜中,通过叶轮的旋转把机械能传送给液体物料,造成液体的强制对流,混合过程是在强制对流作用下的强制扩散过程。

强制扩散包括主体对流扩散和涡流扩散。

搅拌叶轮将能量输送给液体,产生一股高速液流,并推动周围的液体,造成全部液体在釜内流动。

这种在整个釜内的循环流动称为“宏观流动”,由此产生的全釜范围的扩散为主体对流扩散。

同时在高速流体与低速流体界面上的流体受到强烈的剪切作用,产生大量漩涡,这种漩涡运动称为“微观流动”,由漩涡运动造成的局部范围内的对流扩散称涡流扩散。

叶轮对流体的直接剪切作用当然也造成强烈的漩涡运动。

任何达到最终分子尺度均匀还必须通过分子扩散。

实际混合过程是主体对流扩散、涡流扩散和分子扩散这三种扩散机理的综合作用。

主体对流扩散和涡流扩散都不能达到完全的均匀混合,即不能达到分子尺度的均匀状态,只能进行“宏观混合”,完全均匀的混合状态只能通过分子扩散实现,只有分子扩散才能进行“微观混合”。

4.鼓泡塔的流动特性(P211)
鼓泡塔的流动状态与空塔气速密切相关,一般按空塔气速大小可分为安静区、湍流区、栓塞气泡流动区三种流动区域。

(1)安静区当空塔气速小于0.05m/s时,气体通过分布器呈分散的有秩序的气泡向上运动。

其特点是气泡大小基本相同,液体扰动微弱。

(2)湍流区当空塔气速大于0.076m/s时,在较高的表观气速下,由于气泡分裂、合并,产生激烈的无定向的运动,安静鼓泡状态不能再维持,部分气泡凝聚成大气泡,塔内气液剧烈无定向搅动,呈现极大的液相返混。

这时,气体以大气泡和小气泡两种状态与液体相接触。

其特征是气泡直径不均匀。

(3)栓塞气泡流动区在小直径鼓泡塔中,较高表观气速下,由于大气泡直径被鼓泡塔的器壁所限制,经常会出现栓塞气泡流动状态。

工业鼓泡塔的操作往往处于安静区和湍流区状态之中,通常其操作状态应维持在安静区。

5.液膜式反应器特点(涓流床反应器或气液并流向上的填料鼓泡塔反应器)(P216—217)
涓流床反应器的主要优点是:
①整个操作处于置换流状态,气液流型接近于平推流,返混小,在单个反应器中可以达到高的转化率;
②持液量(即液固比)小,当伴有均相副反应时,可使其影响降低到最低,如在石油馏分加氢脱硫时,可大大减少热裂化和加氢裂化;
③催化剂表面的液膜很薄,气相反应物穿过液膜扩散到催化剂表面的阻力小,催化剂被充分润湿;
④采用气液并流向下的操作方式时,不存在液泛问题;
⑤气相流动阻力小,在整个反应器内气相反应物分压均匀,且可降低气体输送的能耗。

涓流床反应器的主要缺点是:
①传热能力差,容易引起催化剂床层局部过热,造成催化剂迅速失活,或由于液膜过量汽化,使部分催化剂不能发挥作用;
②液流速率低时,可能由于液体分布不均匀(如短路、沟流等)导致部分催化剂末被润湿,影响反应效果;
③为避免床层流动阻力过高,催化剂颗粒不能太小,在反应速率较快时,会由于内扩散影响而导致催化剂效率因子低下;
④当催化剂由于积碳、中毒而失活时,更换催化剂不方便。

气液并流向上的填料鼓泡塔反应器持液量大,液相和气相在反应器中混合好,液固间的传热性能好,适用于反应热效应较大、反应速率较快、传热要求高的场合。

这种反应器还有以下优点:
①即使液体流量很小也容易实现均匀分布;②催化剂微孔易于完全充满液体,有利于提高催化剂的效率因子;③液体对催化剂的冲刷作用强,能延缓催化剂失活,延长操作周期;
④气液相间的传质系数较大。

这种反应器的主要缺点是:
①由于存在较大的返混,使转化率下降;②必须采取适当的机械措施固定催化剂,否则可能会造成床层流态化带走催化剂;③流动阻力较大,气相反应物分压沿床高会明显下降;
④气相反应物向催化剂表面传递阻力较大;⑤均相副反应量较大。

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