第2章转化率与反应器的尺寸
化学反应工程第二章
nA = nA0(1− xA )
亦可得到任意组分在任意时刻的摩尔数 可得到任意组分在任意时刻的摩尔数 αI nI = nI0 + nA0xA (−αA )
7
1.计算转化率起始状态的选择： 计算转化率起始状态的选择： 计算转化率起始状态的选择 反应起始原料组成； （1）间歇反应器 ：反应起始原料组成； ） （2）连续流动反应器：进口原料组成； ）连续流动反应器：进口原料组成； 2.等容反应 CA=CA0(1- XA) 等容反应 3.可逆等容反应 CAe=CA0(1- XAe) 可逆等容反应 4.单程转化率：原料通过反应器一次达到 单程转化率： 单程转化率 的转化率 5.全程转化率：新鲜原料进入反应系统到 全程转化率： 全程转化率 离开系统所达到的转化率。 离开系统所达到的转化率。
4
(－a)A + (− b)B +L+ rR+ sS +L= 0
a A A + a B B + L + a R R + aS S + L = 0
∑a I = 0
I
•特点： 特点： 特点 •1 只反映组份间的计量关系 •2 乘以非零常数，计量关系不变 乘以非零常数， •3 不得含有除 之外的其它公因子 不得含有除1之外的其它公因子
• 必有
1 1 − rA = (− rB ) = (rC ) = (rD ) 2 2
−r I r= −αI
• 当I为反应物时， 为反应物时， 为反应物时 • I为产物时， 为产物时， 为产物时
r=
αI
19
r I
• 用转化率表示反应速率： 用转化率表示反应速率： nA0 dx A kmol －rA = 一般式 3 V dt m s • 用浓度表示反应速率： 用浓度表示反应速率：
化学反应工程__第2章_理想反应器讲解
平推流反应器（活塞流、理想置换反应器） Plug Flow Reactor(PFR)（无返混）
2020年8月15日星期六
返 混：不同停留时间的粒子间的混合 平推流：反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，
所有的物料在器内具有相同的停留时间。
2020年8月15日星期六
第一节 间歇反应器
1 物料衡算 2 热量衡算 3 反应容积的计算 4 间歇反应器的最优操作时间
例题2- 1
用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生
产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为：
k1
CH3COOH C2H5OH
CH3COOC2H5 H2O
k2
原料中反应组分的质量比为A:B:S=1:2:1.35, 反应液的
密度为1020kg/m3, 并假定在反应过程中不变，每批装
料，卸料及清洗等辅助操作时间为1h，反应在100℃
Kg/m3)；
△Hr----反应焓变(KJ/Kmol)；
Tm----冷却（或加热）介质的温度（K）
对于恒容过程：
dT dt
dxA dt
UA CvV
(Tm
T)
（操作方程）
式中： ( H r )C A0 （物理意义：最大温升） Cv
对于恒容变温操作的间歇反应器的设计计算，就是联立设计方 程、操作方程及动力学方程式求解的过程。
11 ln
k 1 xA
VRv(tt0)v( 1 kln
1 1 xA
t0)
Return
◇2热量衡算
变温操作（绝热操作和变温（非等温非绝热））
要求反应时间，需要对反应器进行热量衡算。 由于间歇反应器任何瞬间都具有相同的温度，可就整个反 应器进行热量衡算：
反应器 单程转化率
反应器单程转化率
反应器单程转化率是指在反应器内，反应物被转化成产物的比例。
单程转化率越高，表示反应器的效率越高，产物的得率也会更高。
反应器单程转化率的计算公式为：
单程转化率 = (反应物初始浓度 - 反应物终浓度) / 反应物初
始浓度
其中，反应物初始浓度和终浓度可以通过实验测量得到。
单程转化率通常用百分比表示。
在实际生产中，为了提高反应器单程转化率，可以采取以下措施： 1. 提高反应器的混合效率，使反应物更加均匀地分布在反应器中。
2. 控制反应器的温度、压力和流速等操作参数，以优化反应条件，提高反应速率和转化率。
3. 选择合适的催化剂，提高反应物与催化剂的接触效率，加速
反应速率。
4. 增加反应器的反应时间，给予反应更充分的时间。
总之，反应器单程转化率是评估反应器效率和产物得率的重要指标，需要通过优化反应条件和选择合适的催化剂等手段来提高。
- 1 -。
6 第二章 反应器内流体流动与混合 (1)--梁斌 97-2003
反应器内物料的流动方向和速度分布的不
同，造成物料粒子在反应器内的停留时间 不同，从而引起各粒子反应程度的差异， 造成物料浓度分布不同，这降低了反应效 率，影响了产品质量和产量。 流动状况对化学反应的影响有两方面：物 料的浓度和停留时间。
物料在反应器内存在浓度和温度分布，使
器内物料处于不同的温度和浓度下进行化
处理量和实际操作时间来决定的。
• 根据生产任务求得物料在单位时间内的物 料处理量 V′。 • 每批实际操作时间由反应时间 t 和辅助 时间 t0 组成。辅助时间包括加料、调温、 缷料和清洗等时间。
1.每批实际操作时间 =反应时间 + 辅助时间
t R t t0
2.反应器有效体积 VR ：
VR V (t t0 )
x
x+△x
管式反应器
管径较小、管子较长
和流速较大的管式反应器
可近似地按平推流来处理。
一、平推流反应器特性 (1)属连续定态操作，反应器各个截面上的参 数(浓度、温度、转化率等)相同，且不随时 间而变化； (2)器内参数(浓度、温度、压力等)沿流动方 向连续变化，反应速率也随轴向位置变化；
动量衡算方程
在列出上述基本方程时，需要知道动力学
方程和流动模型。 2.反应器设计的基本内容
(1) 选择合适的反应器形式
(2) 确定最佳的工艺条件
(3) 计算所需反应器体积
2.2 简单反应器
简单反应器分为： 1.间歇釜式反应器 2.平推流管式反应器 3.全混流釜式反应器
讨论等温恒容过程，只需结合动力学方
适用于经济价值高、批量小的产物，如药
品和精细化工产品等的生产。
一.间歇釜式反应器传递特性(装置特性)
化学反应工程练习题解答
第一章习题1有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程 2在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。
A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。
混合物密度为750kg·m -3，反应器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。
已知一次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。
10__第二章_反应器内流体流动与混合--非理想流动__297-2003(0)
间，调节釜数N就可以在全混釜与平推流反应
器之间确定某一种性能状态。
非理想连续流动的返混程度介于两种流动之间。
多釜串联模型把一个非理想流动的实际反
应器等价为N 个体积相同的全混釜串联反 应器，每个釜内达到完全混合，釜间没有
返混。
实际非理想流动反应器的停留时间分布等
价为釜数为 N 的串联全混釜的停留时间分
应器的管径较小、较长，物料在其中的流
速较快时，返混程度很小，此时可近似按
平推流进行分析与设计。
平推流反应器中所有物料质点的停留时间
都相同，且等于整个物料的平均停留时间。
采用脉冲示踪法测定平推流的停留时间分
布密度函数 E(t)
C(t)
C0 E(t)
t=0
t=0 t=0
t t tt
激励曲线
S
C 2 (t )
1
S
C1 (t )
1
S
(1 e
t
S
)
此一阶常微分方程可用积分因子法求解。
C 2 (t ) 1 e F2 (t ) C 2 (t ) C0
t
S
(1
t
S
t
) (1 t
C 2 (t ) 1 e
S
S
)
对第三釜作物料衡算，可得：
同样的停留时间分布可以是不同的返混造 成的。 不能直接用测定的停留时间分布来描述返 混的程度，必须借助于模型方法。
数学模型方法
分析器内复杂的实际流动状况，进行
合理的简化，通过数学方法来表述或关联 返混与停留时间分布的定量关系，然后再 进行求解。
建立流动模型的基本思想： 根据实测的停留时间分布，假设一种流动 状态，令这种流动状态下的停留时间分布 与实测结果一致，并根据假设的流动状态 的模型参数，结合在其中进行反应的特征
精细化工第一、二章绪论
化学工艺： 化学工艺（chemical technology）即化工生产技术，系指 将原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实 现这种转变的全部化学的和物理的措施。 化学工艺学研究的范畴：一般包括原料的选择和预处理；生 产方法的选择及方法原理；设备的作用、结构和操作；催化 剂的选择和使用；操作条件的影响和选定；流程组织；生产 控制；产品规格和副产物的分离与利用；能量的回收和利用； 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题。 化学工程与化学工艺相结合，可以解决化工过程开发、装置 设计、操作原理及方法等方面的问题。
所得目的产物的重量
yw =
通入某反应物的重量
七、单程转化率和总转化率
对有循环物料的反应系统，单程转化率指原料一次通过反 应器时的转化率；总转化率指原料经过整个系统的转化率。 2.3 化学反应器
一、间歇操作和连续操作
间歇操作是将反应物料一次加入反应器中，经一定时间 完成特定的反应后，将产物从反应器中取出。 连续操作是将各种反应物按一定比例和恒定的速度连续 加入反应器中，同时以恒定的速度连续排出反应产物。
精细化工工艺学
教学内容：
精细化工的基本面貌、技术范畴、重要系列的精细 化工产品、基本原理、生产工艺、性能应用和发展趋势。
参考书:
宋启煌等《精细化工工艺学》，化学工业出版社，1995年； 李和平，葛虹，《精细化工工艺学》，科学出版社，1998年； 广东工学院精细化工教研室，《精细化工基本生产技术及其应 用》广东科技出版社，1995年； 刘程，《表面活性剂应用大全》，北京工业出版社，1994年；
三、精细化工与军工、高科技领域的关系 用于航空工业的特种黏合剂，如：巨型火箭上液态氢、 液态氧贮箱的粘接；人造卫星上太阳能电池的粘接；导弹 弹头的装配。生物陶瓷可被用作人工骨骼、关节、牙齿及 人造器官（心脏瓣膜、人造喉管），与生物体具有很好的 相容性、耐蚀、无毒、无刺激、有足够的机械强度。
《反应工程》第二章课后答案
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 A dt2.2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：0000(/)==A A A A A R R dX dX rQ C C dV d V Q用X A ～V R /Q 0作图，过V R /Q 0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的dX A /d(V R /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 (/)--==⨯⨯=⨯A A 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 C O2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 。
化学反应工程 (2)
t
cAO
cA
dcA rA
8 4
xA ~ 1 作图 rA V R
1 作图 cA ~ r A
t s1 nA0
t s2 cA0
t s3
当. rA具体的表达式为已知的时候，如一级、二级简单反应， 即可用解析法直接计算出反应时间。
分析、观察（8-3）：
t x A dxA cA0 0 rA
BSTR：任一瞬间器内各处参数均一，整个反应器有效体积
内对组分做物料衡算
进入的物料量 = 输出物料量 + 反应掉的物料量 + 物料 的积累量
（8----1） 着眼组分A, BSTR操作过程中为间歇加料、出料，反应进程中无
输入，无输出
∴ 反应掉 + 积累 = 0
即单位时间内反应消耗A物料量 = - 单位时间内物料A 的积累量 左边= 右边=
七十年代中期：化学反应工程学向深广两方面发展，逐
渐出现“气液反应器”，“气、液、固三 相反应器设计”“生物化学反应器”等著作。
特别是生物化学反应工程的发展，标志着化学反应工程学发展 的新阶段。（第4版，加了一章生物工程） 同时，由于化工产品品种日新月异，化工能源重点 不断转移，人们对新产品、新能源和新过程的开发
2，瞬间均一 加料后，反应物浓度立即降至反应器内物料浓度
3.，里外均一
出口物料浓度与反应器内的浓度是相同的。
反应始终是在较低浓度下进行
.
②.在间歇式操作中-------- 间歇搅拌釜式反应器
（ Batch Stirred Tank Reacter—BSTR ）。
BSTR 其中由于搅拌充分，处处均 匀，不随位置而变。（等温、 等浓；无传递影响）。 实际的流动状态介于理想流动的两种极端状态之间。
化学反应工程第二章答案
空速SV 1/ 1/ 5 0.2h 1 [2 6] 一放热反应 ： A B C 在绝热条件下进行 ， 所得实验数据如下 ：
-rA/mol/L.min X
10 0
16.67 0.2
50 0.4
50 0.5
50 0.6
12.5 0.8
9.09 0.9
已知组分 A 的入口摩尔流率为 300 mol /min 。
16.67
0.06 0.012 3.6
50
0.02 0.008 2.4
50
0.02 0.01 3
50
0.02 0.012 3.6
12.5
0.08 0.064 19.2
9.09
0.11 0.099 29.7
解法 1 ： 从上表格直接读出结果 V 10 .5 当体积为 10 .5L时 ， 0.035 F 300 A0 能达到的最大转化率在 0.6 ~ 0.8 之间 。 解法 2 ： 图解法
解法 2 ： 图解法 从 polymath 图解 X 0 .4 V 2 .4 0 . 008 out F A0 300 rA
面积=V/FA0=(X-0.4)/(-rA) =0.008
设Xout=0.63，则（1/rA)=0.035 则面积=(0.63-0.4)0.035=0.008
HW-2
[2 4] 在CST R反应器中 ， 转化率达到 80%所需的空时为 5h， 确定处理量为 2ft3/ min时， 所需的反应器体积 。 该系统的空速是多少 ? 解： v0 2ft3/ min 28.32 2L/ min 56.64L/ min 因为 V ， 所以 V v0 5h 56.64(L/h) 60 17m3 v0
第2章 转化率与反应器的尺寸
2.2.2 流动反应器的设计方程
CSTR设计方程 PFR设计方程 PBR设计方程
（1）CSTR的设计方程
即用转化率来表示CSTR的摩尔衡算方程 FA 0 FA V 摩尔衡算方程 rA
FA0－FA＝FA0X
(1- 6)
设计方程
V
FA0 X (rA )exit
(2 - 13)
说明：
0.2 0.0050
200 0.7 0.0018 556
0.3 0.0045
222 0.8 0.00125 800
0.4 0.0040
250 0.85 0.0010 1000
19
2.3 连续流动反应器设计方程的应用
当 X 0 时，即反应刚开始时 ，
1/(-rA)(l.s/mol)
由于A的浓度最高， 所以 rA 1 0 rA 对反应级数高于零级的 不可逆反应： A BC 当 X 1 时，即反应结束时 ， A的浓度最低， 所以 rA 0 1 rA
CA0
0.5 10atm mol 0.14442 0.082L atm/(mol/K ) 422.2K L
保留有效数字 入口摩尔流率
FA0=CA0v0
CA0 0.144
2018/11/12
mol L
FA0 0.14442 mol/L 60L/s 0.867mol/s
12
转化率达到X时，反应器中A的摩尔数为
N A N A0 N A0 X N A0 (1 X )
即，转化率的定义
(2 4)
N NA X A0 N A0
恒容 V=V0
X
( N A0 N A ) / V CA0 CA N A0 / V CA 0
化学反应工程课件—第二章（反应速率）（ＰＤＦ）
1
第二章 反应动力学基础
讲授内容
1 基本概念 2 单一反应速率式 3 复合反应 4 链锁反应
2009-5-3
2
2.1 基本概念
1 化学计量方程
本节 讲授 内容
2 化学反应速率的定义 3 转化率等重要概念
4 化学反应速率方程
4 反应机理与速率方程
2009-5-3
3
一、化学计量方程
100 − x / 2
100 − x / 2
解得： x = 1.504mol
y = 0.989mol
乙烯的转化量为 ：1.504 + 0.989 / 2 = 1.999mol
2009-5-3
23
所以，乙烯的转化率为： 1.999 /15 = 13.33%
环氧乙烷的收率为： 1.504 /15 = 10.03%
和反应后的摩尔数 yk0、yk为着眼组分K的 起始摩尔分率和反应后
yK
= yK 0 (1− xK )
1+ δK yK0xK
对于任何反应组分i有
2009-5-3
的总摩尔数
yi
= yi0(1− xi )
1+δK yK0xK
=
yi0
(1−
αi αK
yK0 yi0
xK )
1+δK yK0xK 27
δK
= n − n0 nK 0 − nK
意
算结果均是如此)，对于复杂反应Φ ≠ x
¾ 收率也有单程和全程之分（循环物料系统）
¾ 无论是收率还是选择性，还有其它的定义(结果不
一样，但说明同样的问题)
¾ 转化率x只能说明总的结果， Φ 说明在转化的反
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2－4三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？解：原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式（1）2－5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。
解：.因，wwnAp=A，微分得RTVdaw案24网pAp，cB=BRTRT3P，其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。
试推导：在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。
反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cn.co（1）mol/[L s (kgf/cm2) 3]m（1）则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA（2）恒容下上式可转换为pA=P0所以将式（2）和式（3）代入式（1）整理得2－6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：C4H10发生变化，试求下列各项的变化速率。
（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：P=3kgf/cm2，（1）课MC4H10=58，（2）w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w（3）nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cno2C2H4+H2，dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm（3）dpA1dP= dtδAdt2－9反应APS，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。
化学反应工程 第二章习题答案
化学反应工程课后答案化工103班2-1银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应O H HCHO O OH CH 223222+=+ O H CO O OH CH 22234232+=+进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），反应后甲醇转化率达72％，甲醛的收率为69.2%，试计算： （1）反应的总选择性； （2）反应器出口组成。
解：根据甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），以100mol 进料为基准。
设χy 分别为HCOH 和2co 生成量O H HCHO O OH CH 223222+=+O H CO O OH CH 22234232+=+已知：%72=a x %2.69=Y%724.27=+yx ①0111A A c c kt -=A A c c kt 1122-=9.0=A x 99.0=A x091A kc t =0902A kc t =10:1:21=t t等温一级反应AA t c c k 0ln=同上解得kt t 10ln 21==1:1:21=t t 等温零级反应A A c c kt -=0同上解得kc t A 09.01=kc t A 009.02=1:10:21=t t2-5某一反应在间歇反应器中进行，经8min 后反应物转化了80%，经过18min 后转化了90%，求表达此反应的动力学方程。
解dtV dn r AA ⋅=积分后：()()⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛--===--⎰⎰11111100n A n A c c c c n A A C A A c c n k kc dc r dc t A AA A A%90min 18%80min 821====A A x t x t()()()()⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=------1111112001001111118111118n A n A n A n A n A n A x c c n k x c c n k 2=n2A A kcr =∴2-6某一气相一级反应S R A +→2，在恒温、恒压的实验反应器中进行，原料含75%A 及25%惰性气体（摩尔比），经8min 后其体积增加一倍。
（完整版）反应工程总复习题（答案）
（完整版）反应⼯程总复习题（答案）化学反应⼯程试题答案⼀、单选题：（共60⼩题，每题0.5分）1、化学反应⼯程是研究如下问题的学科：（A）A、化学反应器⼯程问题B、化⼯单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应⼯程研究的对象是：（A）A、化学反应器B、单元操作C、化⼯流程D、化学⼯艺3、连续操作的反应器的独⽴变量为（C）A、浓度B、反应时间C、反应器体积⼤⼩4、理想混合的间歇反应器的独⽴变量为（B）A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独⽴变量是：（C）A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A）A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（D）A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（D）A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A）A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某⼀操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C）A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进⾏⼀级不可逆反应，最多可以有⼏个定常态操作点？（D）A、0B、1C、2D、3E、412、对于反应级数⼤于零的反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（C）A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于⾃催化反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成⽴的：（B ）A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率⼤于放热速率C 、移热速率⼩于放热速率15、对于级数⼤于零的⾃催化反应，其动⼒学线（()A A x ~r 1-）⼀般存在⼀个极值，下述情况哪种容积效果最⾼？（D ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数⼩于零的反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（A ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应，下述哪种操作⽅式的容积效果最⾼？（A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进⾏恒温、恒压等分⼦⽓相反应时，空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（A ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器⼤⼩之间下述说法哪些正确？（B ）A 、与反应器⼤⼩有关B 、与反应器⼤⼩⽆关C 、不确定22、在对间歇反应器进⾏设计时，反应器体积⼤⼩与下述哪个因素有关？（B ）A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差98.02=θσ，则反应器可近视为：（B ）A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差02.02=θσ，则该反应器可近视为：A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当Bε过⼤时，会导致流体如下现象产⽣：（B）A、床层压降变⼤B、沟流现象C、床层热点26、采⽤平推流和全混流反应器进⾏任意级数的反应，若反应空时相等，则平推流反应器出⼝转化率与全混流反应器的出⼝转化率之间的⼤⼩关系：（C）A、总是⼤于B、总是⼩于C、不能确定27、若脉冲法测得⼀反应器存在流体质点停留时间分布，则：（C）A、⼀定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、若⽓固多相催化反应为内扩散过程所控制，可以通过下述哪种⽅法措施减⼩内扩散对反应速度的影响：（B）A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径29、若⽓固多相催化反应为外扩散过程所控制，可以通过下述哪种⽅法措施减⼩外扩散对反应速度的影响：（C）A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径30、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、提⾼流体线速度B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径31、若⽓固多相催化反应器内存在壁效应现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（C）A、增⼤催化剂粒径B、减⼩反应器直径C、增⼤反应器直径32、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、增⼤催化床层直径B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径33、当分⼦扩散的平均⾃由程⼤于催化剂微孔直径时，分⼦在微孔中的扩散为：（A）A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散34、当分⼦扩散的平均⾃由程⼩于催化剂微孔直径时，分⼦在微孔中的扩散为：（B）A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与催化剂的颗粒直径有关，当颗粒直径增⼤时，内表⾯利⽤率：（B）A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与反应温度有关，反应温度提⾼，内表⾯利⽤率：（A）A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，⾼温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，中温区交点具有如下特征：（B）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，低温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0，则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲⽰踪法测得的实验数据计算得⽅差2θ为：（A）A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流；a、b、c、d代表四个操作点；L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线，则曲线L1代表的含义为：（B）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线42、如上图，曲线L2代表的含义为：（A）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线43、如上图，曲线L3代表的含义为：（C）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线44、如上图，a点的转化率与d点的转化率之间的关系为：（B）A、x a>x dB、x aC、x a=x d45、如上图，b点与c点之间存在如下关系：（C）A 、x b >x cB 、x bC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度：（C ）A 、越⼤B 、越⼩D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度：（B ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变D 、不确定48、移热速率⼤于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的：（B ）A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?：（B ）A 、提⾼线速度B 、提⾼床层空隙率C 、提⾼催化剂的⽐表⾯积50、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越⼤，则梯尔模型值越⼤，内扩散影响程度越则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变51、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越⼤，催化剂颗粒的有效系数则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变52、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若反应物在粒内有效扩散系数越⼤，催化剂颗粒的有效系数则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变53、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若所进⾏的化学反应速率越快，催化剂颗粒的有效利⽤系数则：（B ）A 、越⼤B 、越⼩54、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种说法是合理的：（B ）A 、返混程度⼤的优于返混程度⼩的B 、返混程度⼤的劣于返混程度⼩的C 、相同55、在⼀定温度下达到定常态的⽓固多相催化反应，粒外扩散速率总是粒内化学反应速率：（C）A、⼤于B、⼩于C、等于56、对于多段绝热固定床反应器，采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了（A）A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、若⽓固多相催化反应速率被内扩散所控制，则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为：（C）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS58、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制，则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为：（A）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所⽰，在图中A-H各点中：反应速率为零的点为：（A）（A）A和B和C （B）D和E和F （C）G和H60、如上图，在D、E、F三点中，反应速率由⼤到⼩的顺序为：（A）（A）D>E>F （B）D⼆、多选题（共20⼩题，每题1分）1、⼀个反应器的特性⼀般从如下哪⼏个⽅⾯进⾏描述？（BCE）A、体积⼤⼩B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括：（BC ）A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时，下列哪些说法是正确的：（BC ）A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零4、在对间歇反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（AB ）A 、流⼊量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括：（AC ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度最⼩C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括：（BD ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为空间7、其⼀级不可逆反应在CSTR 中进⾏时可能有1⾄3个定常态操作点，则稳定的操作点可能有⼏个？（ABC ）A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种⽅式来有效消除固定床反应器的壁效应现象：（BC ）A 、增⼤催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增⼤反应器直径D 、提⾼反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当B ε过⼤或床层填充不匀时，会导致流体产⽣：（ABC ）A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（AB ）A 、减⼩催化剂粒径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤反应器直径11、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（AB ）A 、增⼤催化床层直径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤催化剂粒径12、⽓固多相催化反应本征动⼒学的推导⼀般涉及到下列哪些项？（ACD ）A 、表⾯吸附B 、内扩散C 、表⾯反应D 、表⾯脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?：（BC ）A、提⾼流体线速度B、减少流体线速率C、提⾼床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出⼝转化率时可采⽤NANNkx+-=τ111公式进⾏计算，该公式必须满⾜三个条件，它们是：（ABD）A、各釜温度⼀致B、各釜体积相同C、⼀级可逆反应D、⼀级不可逆反应15、如图所⽰ABC为某可逆放热⽓-固相催化反应的平衡曲线，DEF为最佳温度曲线，则反应速度为零的点包括：（be）a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反应器，采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了：（AB）A、消除轴向温度梯度B、提⾼反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种做法是合理的：（BC）A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提⾼⽓固多相催化反应催化剂的有效利⽤系数的⽅法包括如下哪⼏项？（ACD）A、提⾼反应温度B、增⼤催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制，且所进⾏的催化反应为快反应，C AG代表主体浓度，C AS代表催化剂颗粒外表⾯浓度，下⾯的哪⼏项是合理存在的？（AC）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选⽤的反应器包括：（ABD）A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题（共20⼩题，每题0.5分）1、装置结构、尺⼨、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从⽽改变反应的动⼒学特性。
反应工程总复习题集(答案解析)
化学反应工程试题答案一、单选题：（共60小题，每题0.5分）1、化学反应工程是研究如下问题的学科：（A）A、化学反应器工程问题B、化工单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应工程研究的对象是：（A）A、化学反应器B、单元操作C、化工流程D、化学工艺3、连续操作的反应器的独立变量为（C）A、浓度B、反应时间C、反应器体积大小4、理想混合的间歇反应器的独立变量为（B）A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是：（C）A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A）A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D）A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D）A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A）A 、移热速率大于放热速率B 、移热速率小于放热速率C 、移热速率等于放热速率10、若CSTR 的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是： （C ）A 、移热速率大于放热速率B 、移热速率小于放热速率C 、移热速率等于放热速率11、在CSTR 中进行一级不可逆反应，最多可以有几个定常态操作点？ （D ）A 、0B 、1C 、2D 、3E 、412、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？ （C ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR13、对于自催化反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环比下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成立的： （B ）A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率大于放热速率C 、移热速率小于放热速率15、对于级数大于零的自催化反应，其动力学线（()AA x ~r 1-）一般存在一个极值，下述情况哪种容积效果最高？ （D ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数小于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应，下述哪种操作方式的容积效果最高？ （A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环比下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进行恒温、恒压等分子气相反应时，空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （A ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器大小之间下述说法哪些正确？ （B ）A 、与反应器大小有关B 、与反应器大小无关C 、不确定22、在对间歇反应器进行设计时，反应器体积大小与下述哪个因素有关？ （B ）A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差98.02=θσ，则反应器可近视为： （B ）A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差02.02=θσ，则该反应器可近视为：（A ）A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当Bε过大时，会导致流体如下现象产生： （B ）A 、床层压降变大B 、沟流现象C 、床层热点26、采用平推流和全混流反应器进行任意级数的反应，若反应空时相等，则平推流反应器出口转化率与全混流反应器的出口转化率之间的大小关系：（C ）A 、总是大于B 、总是小于C 、不能确定27、若脉冲法测得一反应器存在流体质点停留时间分布，则： （C ）A 、一定存在返混B 、不存在返混C 、不能确定28、若气固多相催化反应为内扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小内扩散对反应速度的影响：（B）A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径29、若气固多相催化反应为外扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小外扩散对反应速度的影响：（C）A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径30、若气固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、提高流体线速度B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径31、若气固多相催化反应器内存在壁效应现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（C）A、增大催化剂粒径B、减小反应器直径C、增大反应器直径32、若气固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径33、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为：（A）A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散34、当分子扩散的平均自由程小于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为：（B）A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利用系数η与催化剂的颗粒直径有关，当颗粒直径增大时，内表面利用率：（B）A、增大B、减小C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利用系数η与反应温度有关，反应温度提高，内表面利用率：（A）A、增大B、减小C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，中温区交点具有如下特征：（B）A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，低温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0，则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差2θ为：（A）A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流；a、b、c、d代表四个操作点；L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线，则曲线L1代表的含义为：（B）A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线42、如上图，曲线L2代表的含义为：（A）A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线43、如上图，曲线L3代表的含义为： （C ）A 、平衡温度线B 、最优温度线C 、动力学曲线44、如上图，a 点的转化率与d 点的转化率之间的关系为： （B ）A 、x a >x dB 、x a <x dC 、x a =x d45、如上图，b 点与c 点之间存在如下关系： （C ）A 、x b >x cB 、x b <x cC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度： （C ）A 、越大B 、越小C 、不变D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度： （B ）A 、越大B 、越小C 、不变D 、不确定48、移热速率大于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的： （B ）A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降P ∆： （B ）A 、提高线速度B 、提高床层空隙率C 、提高催化剂的比表面积50、球形催化剂进行一级不可逆反应，可以用梯尔模数值（ev s D k R =φ）的大小来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越大，则梯尔模型值越大，内扩散影响程度越则：（A ）A 、越大B 、越小C 、不变51、球形催化剂进行一级不可逆反应，可以用梯尔模数值（ev s D k R =φ）的大小来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越大，催化剂颗粒的有效系数则： （A ）A 、越大B 、越小C 、不变52、球形催化剂进行一级不可逆反应，可以用梯尔模数值（ev s D k R =φ）的大小来判断内扩散的影响程度，若反应物在粒内有效扩散系数越大，催化剂颗粒的有效系数则： （A ）A 、越大B 、越小C 、不变53、球形催化剂进行一级不可逆反应，可以用梯尔模数值（ev s D k R =φ）的大小来判断内扩散的影响程度，若所进行的化学反应速率越快，催化剂颗粒的有效利用系数则： （B ）A 、越大B 、越小C 、不变54、为了提高级数相对较高的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种说法是合理的：（B ）A 、返混程度大的优于返混程度小的B 、返混程度大的劣于返混程度小的C 、相同55、在一定温度下达到定常态的气固多相催化反应，粒外扩散速率总是 粒内化学反应速率： （C ）A 、大于B 、小于C 、等于56、对于多段绝热固定床反应器，采用段间换热装置的目的主要是为了 （A ）A 、消除轴向温度梯度B 、消除径向温度梯度C 、消除轴向浓度梯度D 、消除径向浓度梯度57、若气固多相催化反应速率被内扩散所控制，则反应物气相主体浓度C AG 与催化剂颗粒外表面浓度C AS 之间的关系为： （C ）A 、C AG 大于C ASB 、C AG 小于C AS C 、C AG 等于C AS58、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制，则反应物气相主体浓度C AG 与催化剂颗粒外表面浓度C AS 之间的关系为： （A ）A 、C AG 大于C ASB 、C AG 小于C AS C 、C AG 等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所示，在图中A-H各点中：反应速率为零的点为：（A）（A）A和B和C （B）D和E和F （C）G和H60、如上图，在D、E、F三点中，反应速率由大到小的顺序为：（A）（A）D>E>F （B）D<E<F （C）无法确定二、多选题（共20小题，每题1分）1、一个反应器的特性一般从如下哪几个方面进行描述？（BCE）A、体积大小B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括：（BC）A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时，下列哪些说法是正确的：（BC）A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零4、在对间歇反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零： （AB ）A 、流入量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括： （AC ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度最小C 、出口物料参数与器内相同D 、独立变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括： （BD ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出口物料参数与器内相同D 、独立变量为空间7、其一级不可逆反应在CSTR 中进行时可能有1至3个定常态操作点，则稳定的操作点可能有几个？ （ABC ）A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种方式来有效消除固定床反应器的壁效应现象： （BC ）A 、增大催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增大反应器直径D 、提高反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当B ε过大或床层填充不匀时，会导致流体产生： （ABC ）A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若气固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良： （AB ）A 、减小催化剂粒径B 、改善床层空隙率均一C 、增大反应器直径11、若气固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良： （AB ）A 、增大催化床层直径B 、改善床层空隙率均一C 、增大催化剂粒径12、气固多相催化反应本征动力学的推导一般涉及到下列哪些项？ （ACD ）A 、表面吸附B 、内扩散C 、表面反应D 、表面脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降P ∆： （BC ）A 、提高流体线速度B 、减少流体线速率C 、提高床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出口转化率时可采用N AN N k x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=τ111公式进行计算，该公式必须满足三个条件，它们是： （ABD ）A 、各釜温度一致B 、各釜体积相同C 、一级可逆反应D 、一级不可逆反应15、如图所示ABC 为某可逆放热气-固相催化反应的平衡曲线，DEF 为最佳温度曲线，则反应速度为零的点包括： （be ）a 、C-Fb 、A-Bc 、D-Ed 、Ge 、C16、对于多段绝热固定床反应器，采用段间换热装置的目的主要是为了： （AB ）A 、消除轴向温度梯度B 、提高反应器容积效率C 、消除轴向浓度梯度17、为了提高级数相对较高的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种做法是合理的：（BC ）A 、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提高气固多相催化反应催化剂的有效利用系数的方法包括如下哪几项？（ACD）A、提高反应温度B、增大催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制，且所进行的催化反应为快反应，C AG代表主体浓度，C AS代表催化剂颗粒外表面浓度，下面的哪几项是合理存在的？（AC）A、C AG大于C ASB、C AG小于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选用的反应器包括：（ABD）A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题（共20小题，每题0.5分）1、装置结构、尺寸、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从而改变反应的动力学特性。
反应工程
反应工程第一章：1：反应物的化学计量系数为负值，反映产物则为正值。
2：任何反应组分和其化学计量系数之比为反映进度ξ（永远为正值）。
3：转化率X 对应反应物，收率Y 对应反应产物。
4：选择性S ：Y=SX 。
5：化学反应器的类型： 管式反应器 釜式反应器 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器 移动床反应器 滴流床反应器 6：化学反应器的操作方式： 间歇操作 连续操作半间歇（半连续）操作 7：反应器设计的基本方程：描述浓度变化的物料衡算式（连续方程） 描述温度变化的能量衡算式（能量方程） 描述压力变化的动量衡算式 描述器内反应速率（动力学方程） 计算某些参数（参数计算式） 8：守恒定律：输入=输出+消耗+积累ξνννννν=-=-=-=---RR R B B B A A A R B A R R B B A A n n n n n n n n n n n n 000000::)(:)(:)(即：ξνi i i n n =-0普遍化：∑==-Mj jij i i n n 10ξν对多个反应：该反应物的起始量某一反应物的转化量=X 0i i n X ξν-=关键组分的起始量反应产物的生成量R A R Y νν=已转化的关键组分量关键组分量生成目的产物所消耗的＝S 关键组分的起始量关键组分量生成某一产物所消耗的或：=Y第二章：1：反应速率恒为正值 2：恒容过程：3：流动体系：4：多相反应系统反应速率表示形式：以相界面积定义反应速率： 以催化剂重量定义反应速率：对于采用固体催化剂的反应：5：反应速率方程：基元反应：非基元反应：反应机理未知：幂函数形速率方程：可逆反应：6：正逆反应活化能的关系：r Rr r r RBBAA常数==-=-νννdtdc r A A -=rA A dV dF r -=dtdn V r i i ν1=dtd V r ξ1=dadF r A A-='dWdF r A A -=''Ab A V A r r a r '''ρ==BA BA A c kc r νν=7：可逆放热反应的最佳反应温度：8：复合反应的基本类型：并列反应平行反应浓度高有利于反应级数大的反应温度升高有利于活化能大的反应连串反应9：反应速率方程的变换与积分、第三章：1：釜式反应器特征：反应器内各处温度和浓度均一且与出口一致2：物料衡算式：1：连续釜式反应器：2：间歇釜式反应器：3：等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）：1：反应时间：2：反应体积：3：反应器体积：4：等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）：1：平行反应：解：2：连串反应：以目的产物P 的收率最大为优化目标可得最佳反应时间：5：连续釜式反应器的反应体积：6：空时与空速的概念：1：空时：（因次：时间） 2：空速：空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。
化学反应工程绪论
1.4、化学反应器的操作方式
操作 方式
描 述
特 点
间歇 操作
反应原料一次装 入反应器，反应 过程中无进料和 出料
连续 操作
反应过程中反 应原料和产物 分别连续加入 和输出反应器
物系组成随时 间而变 多数情况下可 视为恒容 操作灵活，适 于小规模生产
2. 转化率（X）
定义：某一反应物转化的百分率或分率。 表示一个反应进行的程度。
某一反应物的转化量 X 该反应物的起始量
X ni0 ni ni0
i n i0
ห้องสมุดไป่ตู้
单程转 Q 0
化率与 全程转
1
cA0
2
化率
AABB RR
Reactor
Qr Q0
例题1.1合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯， 多由乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂合成 得到，反应式如下
物系组成不随时 间但随位置而变 适于大规模、机 械自动化操作 产品质量好，劳 动强度小
半间歇 操作 间歇与 连续操 作之外
兼具间 歇和连 续操作 的某些 特点
1.5、反应器设计的基本方程
●反应器设计的基本内容
1. 反应器型式选择 2. 反应器最佳操作条件确
定 3. 反应体积（尺寸）计算
建立反应参数如转化率、 收率、选择性和生产能 力等与反应器尺寸、操 作方式、反应时间等之 间的关系。
确定等
反应动力学
反应器设计与分析
本征动力学
理想条件下研究化学反应 进行的机理与反应物系组 成、温度、压力等参数对 反应速率的影响。主要决 定于化学反应本身
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?进料中A的? ?系统内反应消耗 ? ?离开系统的 ?
??摩尔流率
?? ?
??掉的A的摩尔流率??
?
??A的摩尔流率 ??
[FA0 ] ?
[FA0 ?X]
?
[FA ]
? FA ? FA0 (1 ? X)
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(2 ? 10)
9
2.2.2 流动反应器的设计方程
? 根据摩尔流率与浓度的关系，有
?
v0
yA0 p0 RT0
10
2.2.2 流动反应器的设计方程
【例题2－l】 用理想气体定律计算 CA0和FA0 ? 由50％的A和50％的惰性气体组成的混合物在
l0atm(1013kPa) 和300oF(422.2K) 时以6L/s 的体积流率进
入反应器。计算A的入口浓度CA0和入口摩尔流率FA0。 ? 理想气体常数为
FA0 ? CA0 ?v0
液相系统 CA0直接以摩尔浓度形式给出
[mol/L]
气相系统 CA0近似地以理想气体状态方程表达
[mol/L]
直接测量 T，p
PV=NRT 间歇系统 Pv=FRT 流动系统
直接测量 很有用的变换哦！
CA0 ?
pA0 RT0
?
yA0 p0 RT0
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FA0
?v0CA0间的源自数关系非恒容间歇反应器气缸的体积变化受外力 影响，按特定方式变化， 气缸活塞方程：
V=V1+V2sinωt 体积与时间相关，与转 转化率无关
x(t) dX
? t ? CA0 0 ? rA
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(2 ? 9)
? ? t
Vdt ?
0
N A0
x dX 0 ? rA
设计方程的积分形式
(2 ? 8)
1 ?
V
dNA dt
?
?
d( NA ) V dt
?
?
dCA dt
?
? rA
CA ? CA0 ? CA0 ?X
对于非恒容间歇反应器
间歇反应器 设计方程
NA ? NA0 ? NA0 ?X ? NA0(1? X) (2 - 4)
dX CA0 dt ? ? rA
恒容 V=V0
dX N A 0 dt ? ? rAV (2 - 6)
? 微分设计方程的初始条件：t=0，X=0
? 通过分离变量求解，变量如何分离应视变量间的相互关系而定
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7
2.2.1 间歇反应器的设计方程
微分设计方程
dX NA0 dt ? ? rAV
(2 - 6)
变量分离
恒容间歇反应器/BR dX
CA0 dt ? ? rA
积分必须建立 -rA~X V~X V~t
R＝0.082 L·atm/(mol ·K）(附录 B）
解：
运用下述两式求解本题
CA0 ?
pA0 RT0
?
yA0 p0 RT0
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FA0
?
v0C A0
?
v0
yA0 p0 RT0
11
2.2.2 流动反应器的设计方程
解：对于理想气体
CA0 ?
p A0 RT0
?
yA0 p0 RT0
已知：
? 反应程度的度量
(2 - 2)
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3
2.1 转化率的定义
? 转化率XA的定义 进入体系的每摩尔组分A中已被反应掉的组分A的摩尔数
已反应掉组分 A的摩尔数 X A ? 进入系统组分 A的摩尔数
? 简捷表达，去掉下标A，X≡XA
2.2 设计方程
用转化率来表示摩尔衡算方程
2.2.1 间歇反应器的设计方程 2.2.2 流动反应器的设计方程
算方程为
dN A dt
?
rAV
(2 ? 5)
设： A 代表反应物组分，不断消耗，故反应速率加负号
?
dNA dt
?
(? rA )V
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6
2.2.1 间歇反应器的设计方程
? BR的设计方程
? 即用转化率X来表达BR的摩尔衡算方程
?
dNA dt
?
(? rA )V
对于恒容间歇反应器 /BR
? 转化率达到X时，反应器中A的摩尔数为 NA ? NA0 ? NA0 ?X ? NA0 (1? X)
即，转化率的定义
(2 ? 4)
X ? NA0 ? NA NA 0
恒容 V=V0
X ? (NA0 ? NA ) / V ? CA0 ? CA
NA0 /V
CA0
? 对于理想间歇反应器，反应速率无空间梯度分布， A组分的摩尔衡
(E2 ? 1.1)
p0—原始总压=l0atm； yA0—原始摩尔分数=0.5 pA0—原始分压＝yA0p0＝0.5×l0atm＝5atm； T0—原始温度＝300 oF＝149 ℃＝422.2K；
C A0
?
0.5? 10atm 0.082L ?atm/(mol/K) ? 422.2K
第2章 转化率和反应器的尺寸
浙江工业大学 化学工程与材料学院
2012.10
2018/11/12
1
本章目的
? 转化率~XA定义
反应进程的度量
? 转化率表示的摩尔衡算方程
设计方程
? 反应器设计：确定反应器的尺寸
根据反应速率 －rA与转化率XA的关系，确定反应器的尺
寸
达到指定转化率XA所需的反应器体积V
? CSTR与PFR的比较
? CSTR和PFR串并联组合及总转化率
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2
2.1 转化率的定义
? 根据反应的一般形式 aA+bB→cC+dD
（2-1）
推导其化学计量关系和设计方程
? 选择所关注的反应组分A作为计算基准 ? A应是有限反应组分
A? bB? cC? d D a aa
? 转化率XA
8
2.2.2 流动反应器的设计方程
? 在稳态的流动系统，转化率是反应器体积的函数
设： FA0为A组分进入反应器的摩尔流率， 反应掉的 A组分的摩尔流率为 FA0X：
进料中组分 A的摩尔数 已反应掉的组分 A的摩尔数
FA0 X ?
时间
? 进料中组分 A的摩尔数
已反应掉的组分 A的摩尔数
?
时间
设： FA为A组分离开反应器的摩尔流率
? ??
? NA0 X
(2 - 3)
设：经过 t 时间反应后，反应器中 A的 摩尔数为 NA
?t时刻反应器 ? ?t ? 0时刻进入反应 ? ?反应消耗掉?
??中A的摩尔数
? ?
?
??器A的初始摩尔数
? ?
?
??A的摩尔数
? ?
NA ? NA0 ? NA0 ?X
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(2 - 4)
5
2.2.1 间歇反应器的设计方程
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4
2.2.1 间歇反应器的设计方程
? 在间歇系统中，转化率X是反应物在反应器中停留时间的函数
设： A的初始摩尔数为 NA0，经过 t 时间后， 被反应掉的 A的总摩尔数为 [NA0X］
?反应消耗掉 ??A的摩尔数
???＝???进A的入摩系尔统数的
?? 反应掉的 A的摩尔数 ????进入系统的 A的摩尔数