反应工程基础程易反应工程期中复习

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化学反应工程知识点复习 ppt课件

化学反应工程知识点复习 ppt课件
k ∝T 0~1 0
k之所以称之为常数,是指当反应温度不变时,k是个 常数,当反应温度变化较大时它就不再是常数。 活化能E,根据过度状态理论,反应物生成产物,要 超过一个能垒,因此E的取值永远是正值。
图2-1
lnk与1/T是直线关系 -E/R为斜率 lnk0为截距
通过实验测出不同温度下的 速率常数k,作图根据截距 就可以求出指前因子k0,再 根据直线的斜率求出活化能 E
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
问题:
化学反应速率式为,rAKCC ACB
如用浓度表示的速率常数为Kc, 用压力表 示的速率常数Kp,则Kc= Kp
化学反应工程知识点复习
(3) 基元反应 基元反应指反应物分子一步直接转化为产物分子的反应 。 凡是基元反应,其反应速率遵循质量作用定律,即根据 化学计量关系,就可以写出反应速率方程。 (4)反应级数 反应级数:指浓度函数中各组分浓度的幂数。
•答:1/3 1/2
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
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,称之为幂数型
动力学方( r A ) k A c A c B
k cA cB
式中k称作反应速率常数;α、β是反应级数。
对二级不可逆反应:
A + B → 产物
其反应速率方程为:
rA
dCA dt
CA0
dxA dt
k CACB
k CA01 xACB0 CA0xA

反应工程复习题答案

反应工程复习题答案

反应工程复习题答案1. 反应速率与哪些因素有关?反应速率与反应物浓度、温度、催化剂以及反应物之间的接触面积等因素有关。

2. 反应速率定律的一般形式是什么?反应速率定律的一般形式为:\[ \text{速率} =k[\text{A}]^m[\text{B}]^n \],其中 \( k \) 是速率常数,\( [\text{A}] \) 和 \( [\text{B}] \) 分别是反应物A和B的浓度,\( m \) 和 \( n \) 是反应级数。

3. 如何确定反应级数?通过实验数据,绘制反应速率与反应物浓度的关系图,根据斜率确定反应级数。

4. 催化剂对反应速率的影响是什么?催化剂可以显著降低反应的活化能,从而提高反应速率,但不影响反应的平衡位置。

5. 温度对反应速率的影响如何?温度升高会增加反应物分子的动能,增加有效碰撞的次数,从而提高反应速率。

6. 什么是均相反应和非均相反应?均相反应是指反应物和生成物在同一相中进行的反应,而非均相反应是指反应物和生成物在不同相中进行的反应。

7. 什么是反应的热力学和动力学?反应的热力学涉及反应的平衡状态和自由能变化,而动力学则涉及反应速率和反应机理。

8. 如何通过实验确定反应的活化能?通过测量不同温度下的反应速率,使用阿伦尼乌斯方程 \( k = Ae^{-E_a/RT} \) 来确定活化能 \( E_a \),其中 \( A \) 是指前因子,\( R \) 是气体常数,\( T \) 是绝对温度。

9. 什么是链反应?链反应是一种反应机理,其中反应物分子通过一系列中间体和自由基的连续反应生成产物。

10. 什么是反应的选择性?反应的选择性是指在多步反应中,特定产物生成的比例,通常用来衡量反应的效率和专一性。

化学反应工程总复习

化学反应工程总复习

化学反应工程综合复习资料一、填空题1.多级混合模型的唯一模型参数为 ,轴向扩散模型的唯一模型参数为 ;2.在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和 ;3.反应级数 可能/不可能是0,基元反应的分子数 可能/不可能是0;4.测定非理想流动的停留时间分布函数时,两种最常见的示踪物输入方法为 和 ;5.某一级液相反应在间歇式反应器中进行,5min 转化率为50%,则转化率达到80%需时间__ ____min;6.某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/,则反应级数n 为2时,k 的单位为 _;7.某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 ;8.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础,其中“三传”是指 、 和 ,“一反”是指 ;9.完全混合反应器全混流反应器内物料的温度和浓度 ,并且 大于/小于/等于反应器出口物料的温度和浓度;10.在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中,属于本征动力学范畴的三步为 、和 ;二、选择题1.对于瞬时收率和总收率,下列正确的说法有 多项选择; A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等; B. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系; 2.某反应速率常数的单位为m 3/,该反应为 级反应;A. 零级B. 一级C. 二级D. 不能确定. 3..对于平行反应SA RA 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−,,活化能E 1>E 2,反应级数n 1<n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 条件下操作;A. 高温、反应物A 高浓度;B. 高温、反应物A 低浓度;C. 低温、反应物A 高浓度;D. 低温、反应物A 低浓度 4.关于E 函数和F 函数,下面正确的是 ;多项选择A. ⎰∞=0dt )t (E )t (FB. ⎰=t0dt )t (E )t (F ; C. dt /)t (dF )t (E = D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞5.t /t e t1)t (E -=是A. 平推流的E 函数B. 全混流的E 函数;C. 平推流串联全混流的E 函数D. 全混流串联平推流的E 函数 6.关于E 函数和F 函数,下面不正确的是 ;A. ⎰∞=0dt )t (E )t (F ;B. ⎰=t0dt )t (E )t (F ; C. dt /)t (dF )t (E =; D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞7.对于一级恒容和一级变容不可逆反应,下面叙述正确的是A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的;B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的;C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的;D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的8.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断有多项选择;A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;B. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;9.关于基元反应的认识,正确的是 ;A. 分子数可以是任意的整数;B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系;C. 基元反应R2→意义是一样的;A2A→和RD. 基元反应的总反应级数可能是小数;10.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断是A. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;B. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等;C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系;11.轴向分散系数与扩散系数,下面论述正确的是A. 两者实质上是相同的,都符合Fick定律;B. 两者实质上是不同的,轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick定律的形式;C. 轴向分散系数是与流动有关系的;D. 扩散系数是物质本身的一种属性12.对于一个气固相催化反应,减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是A. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径;B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径;C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径;D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速13.对于化学反应的认识,下面正确的是A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系;B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关,而且还与反应器内流体的流动方式有关;C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所,与反应目的产物的选择性无关;D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布14.关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布;B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动;C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动;D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系15.对于一个串联反应,目的产物是中间产物,适宜的反应器是A. 全混流反应器B. 平推流反应器;C. 循环反应器D. 平推流与全混流串联在一起的反应器吸附等温的四个假定:均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的,实际情况很难满足上述要求;然而,对于多数的化学反应,应用这几点假定进行有关的推导,结果一般是可以接受的,其主要原因在于A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低;B. 实际的催化剂表面一般很平整;C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远;D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示:现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为:A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少2、液体反应物AC A0=1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2:A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度;3、某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为90%,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90%,试问处理量增加多少4、某速率常数为的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为17min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;6、反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;7、某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;8、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程AA AX C r τ=-; 答案一、填空题1. 串联的全混区的个数N 、 Pe =zuLE 2. 积分法 、 微分法 ;3. 可能、不可能4. 脉冲法 、 阶跃法 ;5.6. m 3/ 7. 不能确定8. 质量传递 、 动量传递 和 热量传递 、反应动力学 9. 均一 、 等于10. 反应物吸附 、 表面反应、 反应产物的脱附二、选择题1. BC2. C3.. B4. BCD5. B6. A7. C8. BC9. B 10. AC 11. BCD 12. A 13. BD 14. AC 15. B 16. A三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示:现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为:A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少 解:根据脉冲示踪数据可得:()()(()()i i i i i i i it C t t t C t t C t t C t ∆==∆∑∑∑∑等时间间隔)=15min=222t tθσσ==故:2114.900.204N θσ=== 则:01110.959(1)AA NA C x C kt N=-=-=+ 2、液体反应物AC A0=1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2:A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度; 解:全混流反应器的设计方程:0A AAC C r τ-=- 得:010111221110.50.5A A A A A A C C C C V v r kC k τ---====- 所以:12k τ=同理:2121222022A A A A A A V C C C C v r kC τ--===- 由:22112V V ττ== 得:2124k k ττ==故:12224A A A C C C -= 解得: C A2=L3、某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为90%,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90%,试问处理量增加多少 解: 当反应在一个全混流反应器内进行时,根据全混流反应器的设计方程,有1111τ+=-k x A ……………….1 当两个等体积全混流反应器串联时,转化率不变,则有2)21(11τ+=-k x A (2)根据式1,得1τk =9;根据式2,得=τk 处理量之比等于空时的反比,即0100101, 2.08v v v v ττ==;也就是说,处理量为原来的倍,增加了倍;4、某速率常数为的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为17min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解:根据多级混合流模型无因次方差与N 之间的关系,有2/1N θσ==4根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式,有5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度; 解:S 的瞬时收率: 对于全混流反应器: 0SS S A AC C C ϕΦ==-故:200()()()1A SA A S A A AC C C C C C C ϕ=-=-+ 令 0SA dC dC =,得:20320A A A C C C +-=解得:C A =1mol/L故:22,max 01()()(21)()0.25111A S A A A C C C C C =-=-=++mol/L 6.反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;解:根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时的公式,有=+=τ)(1321k k k opt hr说明:上述两公式也可通过对反应物A 和产物R 两次应用全混流反应器设计方程,求得产物R 的浓度表达式,然后R 的浓度对空时求导,并令导数为零,推导求出; 7.某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解:根据多级多级混合流模型知: 则:8.纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;解:22(1)S A S A A dC C dC C ϕ==-+对于平推流反应器:当S ϕ~C A 曲线下的面积最大,即A 完全转化C A =0时C S 最大,即:=四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程0A A AX C r τ=-; 解:针对反应器列出物料平衡方程:入方=出方+反应消失的量+累积量全混流反应器为连续稳定流动式反应器,累积量为0,反应器中的浓度及反应速率均与出口处相同,其中:入方为:F A0出方为:F A =F A01-X A ,反应消失的量为:-r A V则得:00(1)()A A A A F F X r V =-+-即:0A A A F X r V =- 或者:00A A A A X V C F r τ==-。

化学反应工程复习资料

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《化学反应工程》复习题一、名词解释:1、平均选择性;2、流化数;3、收率;4、假态点、5、对比速率。

二、选择题1、管式反应器的高径比范围为( )A :2~6B :20~30C :2~4D :1~802、热稳定条件是指( )A :Qr ≤Qg ;B :d Qg/dT ≤d Qr/dT ;C :Qr=Qg ;D :d Qg/dT=d Qr/dT ;3、当某颗粒的形状系数为0.8时,则其相当直径的大小顺序为( )A :Dp ≥dp ≥ds ;B :ds ≥Dp ≥dp ;C :dp ≥Dp ≥ds ;D :ds ≥dp ≥Dp4、固定床反应器的收率比流化床反应器的收率( )A :要高;B :要低;C :一样高;D :不能比较。

5、下列液相反应,设从有利于生成U 、S 出发,应选择哪种操作方式( )A +B→R +T r R =dC R /d t =dC T /d t =k 1C A CB A +B→S +U r R =dC U /d t =dC S /d t =k 1C A 1..5C B 0.5A :A 一次性加料,B 分批加料;B :A 和B 都一次性加料;C :B 一次性加料,A 分批加料;D :A 和B 都分批加料。

6、全混流反应器的容积效率η=1.0时,该反应的反应级数n ( ) A. <0 B. =0 C. ≥0 D. >07、当反应级数n ( )时,微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。

A. =0 B. =1 C. >1 D. <18、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ,s l mol C r A A ⋅=-/01.0,当lm o lC A /10=时,求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=( )秒。

A. 400B. 460C. 500D. 5609、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行,使目的产物P 浓度最大时的最优空时=opt τ( )。

A.1212)/ln(K K K K - B.1221)/ln(K K K K - C.2112)/ln(K K K K D.211K K10、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( )。

反应工程复习资料.doc

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1. (CH 3CO)2 (A) + H 2O(B)2CH 3COOH(C)乙酸酐发生水解,反应温度25℃,k=0.1556 min -1,采用三个等体积的串联全混流釜进行反应,每个釜体积为1800 cm 3,求使乙酸酐的总转化率为60%时,进料速度0v 。

解:初始浓度为0A C ,离开第一釜为1A C ,依次为2A C 、3A C 。

∵1101)(A A A r C C --=τ 11)(A A kC r =- ∴11101110111111τττk x k C C kC C C A A A A A A +-=⇒+=⇒-=对第二釜21211τk C C A A += 对于等体积釜串联τττ==21 22202)1(11)1(1ττk x k C C A A A +-=⇒+=同理 33)1(11τk x A +-= ∴τ=2.3(min )min)/(6.7823.2180030cm V v ===τ2.反应A → B 为n 级不可逆反应。

已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6分钟,而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20分钟,求该反应的活化能E 。

解: n A A A kC dt dC r =-=- ⎰⎰=-A A C C t n A A t dt C dC 00 即kt C C n n A n A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡----1011111 达20%时,08.0A A C C =t M t C n k n n A 11)125.1()1(111⨯=⨯--=-- 式中M 为常数∴6.121300⨯=M k2.31340⨯=M k )34013001(314.86.12/2.3/ln ln 300340-==E M M k k E=29.06(kJ/mol )3. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应,已知在操作温度下,10,30.2),(92.03030113h m v m kmol C h kmol m k A ===--要求出口x A=0.9,计算该操作最优容积比)(21V V 和总容积V 。

[学习]反应工程基础教学课件:反应工程期中复习

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CSTR热稳定性——多稳态分析
•R>G •
•Q •G>R •
• •R>G
•失控的判据:
•G>R•
•T •Tr: reactor temperature;
解题一般思路
题型:求体积、转化率、时间、动力学 按照步骤依次推导,最后带入数据
•针对某种形式反应器,写出摩尔衡算方程(设计方程) •写出动力学方程(不可逆?可逆?净反应速率?) •利用化学计量学,关联不同组分反应速率、浓度,考虑体积变化影响 •将化学计量学处理后的浓度带入动力学,将动力学带入摩尔衡算方程 •若非等温,根据反应器形式,写出热量衡算方程 •求解方程(组),求V,X,t,rA均可
•PFR
•PBR
第一章 摩尔衡算
速率方程 rA (1)代数方程,而非微分方程!!! (2)rA=f(反应物性质:C,P,T….)
与反应器形式无关 (3)强度量 (4)均相反应——单位体积的变化率
非均相反应——单位催化剂质量的变化率
第二章 转化率和反应器尺寸
转化率定义 A单位进料摩尔数中反应掉的A摩尔数
第八章 稳态非等温反应器设计
稳态PFR(PBR)中的热量衡算方程
第八章 稳态非等温反应器设计
稳态非等温反应器设计思路
•摩尔衡算方程 •动力学
•化学计量学
•能量衡算方程
•V=f(X,T) •T=h(X)
•求解V或X, T
•具体计算公式请参考P345图8-4,P351表8-2,P359表8-3
第八章 稳态非等温反应器设计
非均相反应测定方法 FP~CA0的关系 摩尔衡算方程: 动力学: 联立:
第六章 复合反应
选择性定义
D~目的产物;U~副产物

《化学反应工程》复习资料

《化学反应工程》复习资料

《化学反应工程》复习资料一一、填空题1.在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为( )。

2.生成主产物的反应称为( ),其它的均为( )。

3.aA bB pP sS +→+对于反应,则P r =( )()A r -。

4.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当孔径较大时,扩散阻力是由分子间碰撞所致,这种扩散通常称为( )。

二、问答题1. 简述均相反应及其动力学的研究内容?2.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系?3.简述气固催化反应的过程步骤?三、计算题1.在473K 等温及常压下进行气相反应:(1)3→A R 1.2/min =⋅R A r C mol l(2)2→A S 0.5/min =⋅S A r C mol l(3)→A T 2.1/min =⋅T A r C mol l式中CA 为反应物A 的浓度(mol/l ),原料中A 和惰性气体各为一半(体积比),试求当A 的转化率达85%时,其转化速率是多少?2.有一自催化液相反应A →P ,其速率方程为3/(min)A A p R kC C kmol m =,反应温度下,3301(min),2/A k m kmol C kmol m ==,每小时处理1000mol 的原料,其中A 占99%(mol ),其余为P 。

要求最终转化率为90%。

为使所需反应体积最小,采用何种形式的反应器好?并算出你选用的反应体积;答案一、填空题1.累积量=输入量-输出量2.主反应副反应3.p a4.分子扩散(容积扩散)二、问答题1. 简述均相反应及其动力学的研究内容?答:参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。

均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响,并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。

2.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系?答:空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。

反应工程考试习题库及复习资料

反应工程考试习题库及复习资料

第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。

(化学反应的工程问题)2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学,既以_______作为研究对象,又以_______为研究对象的学科体系。

(化学反应、工程问题)3. _______是化学反应工程的基础。

( 三传一反)4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

(分批式操作、连续式操作、半分批式)5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。

(传质、传热、动量传递)6. 不论是设计、放大或控制,都需要对研究对象作出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称_______。

(数学模型)7. 在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

(累积量=输入量-输出量)8.“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。

(D )A .化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学9.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。

(A )A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。

(参与反应的物质均处于同一相) 2. aA + bB pP + sS 对于反应,则=P r _______)(A r -。

(a p)3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

()4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______,否则称为_______。

(等分子反应、非等分子反应)5. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-,用浓度表示的速率常数为C K ,假定符合理想气体状态方程,如用压力表示的速率常数P K ,则C K =_______P K 。

()()(βα+RT )6. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为C K ,用逸度表示的速率常数f K ,则C K =_______f K 。

反应工程基础(程易)chap11-15复习--73809739.pptx

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= void fraction
dp = particle diameter. m Ac = cross-sectional area of tube containing the catalyst, m2
14
1 Ac
dFAz dz
rA" ac
0
The molar flow rate of A in the axial direction is
➢ Taking part in the reaction
➢ Altering the rates of reactions by promoting a different mechanism for the
reaction
➢ Returning to its original form (In practice a catalyst deactivates gradually
rA'
kPA PB 1 KA PA KBPB KCPC
2
A S + B(g) C S
rA'
1
kPA PB KA PA KC PC
9
Chapter 12 External Diffusion Effects on Heterogeneous Reactions
10
Molar flux
tc
c R02c
6DeCA0
For a 1 cm diameter pellet with a 0.04 volume fraction of carbon, the regeneration time is the order of 10 s.
Chapter 13 Diffusion and Reactions

化学反应工程复习总结

化学反应工程复习总结

化学反应工程复习总结化学反应工程复习总结一、绪论1.研究对象是工业反应过程或工业反应器研究目的是实现工业反应过程的优化2.决策变量:反应器结构、操作方式、工艺条件3.优化指标——技术指标:反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念4.工程思维方法工程问题二、化学反应动力学1. 反应类型:简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断2. 化学反应速率的工程表示反应量(反应时间)(反应区)3. 工业反应动力学规律可表示为:rifC(Ci)fT(T)a) 浓度效应——n 工程意义是:反应速率对浓度变化的敏感程度。

b) 温度效应——E工程意义是:反应速率对温度变化的敏感程度。

已知两个温度下的反应速率常数k,可以按下式计算活化能E:三、PFR与CSTR基本方程cAfdcxAfdxVRAAcA01. 理想间歇:tcxA0A0v0(rA)(rA)E——cal/mol,j/mol T——KR = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.KcAfdcxAfdxVRAAcA02. 理想PFR: pcxA0A0v0(rA)(rA)3. CSTR:4. 图解法pVRcA0cAcA0xAv(rA)(rA)τ0 xAf xA四、简单反应的计算n=1,0,2级反应特征PFR→CSTR,CSTR←PFR PFR(间歇)CSTRcAfdcVRAcA0(rA) pv0cAcA0(1xA)浓度、转化率、反应时间关系式基本关系式n=0mVRcA0cAv(rA)cA0xAkpcA0xAkpn=1n=2k1五、可逆反应k2(rA)k1CAk2CPk1CAk2(CA0CA)(k1k2)(CACAe)(k1k2)CA0(xAexA)温度效应:浓度效应:(rA)0Teqk20xAR]k10(1xA)E2E1opt E2k20xARln[]E1k10(1xA)PFR积分式CSTR:由基本方程导出六、平行反应n1rPk1CA, n1n2rPrSk1CAk2CAP(主反应) S(副反应)CpfCA0CAf温度效应:温度升高有利于活化能大的`反应浓度效应:浓度升高有利于级数大的反应计算:由基本方程PFR、CSTR推出①反应器选型与组合优化:β~CAP β~XA曲线——对应面积=CP/CA0②最优加料方式:p163-164 平行反应rpk1CACBA+Brsk2CACBn2m2n1m1七、串联反应12(rA)k1CArPk1CAk2CP rSk2CP温度效应:温度升高有利于活化能大的反应(同平行反应)浓度效应:凡是使CP/CA增大的因素对串连反应选择率总是不利的。

化学反应工程复习资料

化学反应工程复习资料

化学反应工程复习资料一.填空1.理想反应器是指 、 _。

2.全混流反应器的返混。

平推流反应器的返混为。

3.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的,根据示踪剂的输入方式不同分为、、。

4.平推流管式反应器时,E (t )。

;平推流管式反应器时,E (t )。

;平推流管式反应器时,F (t ) 。

;平推流管式反应器<时,F (t )。

5.平推流管式反应器其E (θ)曲线的方差。

;平推流管式反应器其E (t )曲线的方差。

6.全混流反应器0时E (t )。

;全混流反应器其E (θ)曲线的方差。

;全混流反应器其E (t )曲线的方差。

7.催化剂“三性”是指 、 和 。

8.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作 。

9. 化学反应过程按操作方法分为 、 、 操作。

10. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 、 、 。

11. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为,用逸度表示的速率常数,则。

12.在构成反应机理的诸个基元反应中,如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多,他的反应速率即代表整个反应的速率,其他基元反应可视为处于 。

13. 一级连串反应在全混流釜式反应器中,则目的产物P 的最大浓度、。

14. 一级连串反应在平推流反应器中,则目的产物P 的最大浓度、。

15.全混流反应器的空时τ是 与 之比。

17.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为。

t t =t t ≠t t ≥t t =2θσ=2t σ=2θσ=2t σC K f K C K fK AS P =max ,P C =optτA S P =max ,P C =opt t 0C C A0 0.2 0.40.6 0.8 1.0 0.20.4 0.6 0.8 1.0A R SX A A018.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为。

19.在轴向分散模型中,模型的唯一参数彼克莱准数。

20.在轴向分散模型中,模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就。

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Arrhenius公式
k Ae
E / RT
A: 频率因子 E: 活化能
E 1 1 k T k T0 exp R T0 T

平衡常数(热力学)
H R X K T K T1 exp R
H R X =const.
V V0
恒体积间歇釜:
流动体系:
气体
液体
T P v v0 0 1 X T0 P v v0
第二章 转化率和反应器尺寸

用转化率改写摩尔衡算方程
微分形式 积分形式 代数形式
N A0 dX rAV dt
Batch
t N A0
X
0
dX rAV
CSTR
FA0 X out X in V rA out
dX FA0 rA dV
FA0 dX rA dW

定义
均相反应 —— 单位体积的物质的量变化率 非均相反应 —— 单位催化剂质量的变化率
第二章 转化率和反应器尺寸

转化率X
— 进料A的摩尔数中反应掉的A的摩尔数
间歇釜体系
N A0 N A X N A0
流动体系
FA0 FA X FA0
无支流的 到达i点时反应掉的A组分摩尔数 串联反应器 X i 进入第一个反应器的A组分的摩尔数
第二章 转化率和反应器尺寸

图解法设计反应器—— Levenspial plot
12 10 8 12
CSTR
FA0/(-rA)
10 8 6 4 2 0 0.0
PFR
FA0/(-rA)
6 4 2 0 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Conversion X
Conversion X
期中考试

内容
— 理想流动:第一章至第六章,第八章

题型&题量
— 计算题(40~60’), — 填空题,判断题(基本概念为主)

时间
— 4月11日上午第一大节 — 90分钟
目录

各章主要内容 解题一般思路 例题与作业中问题


概述
化学反应工程: 化学反应动力学+反应器设计 反应动力学

— 反应速率、反应机理

反应器设计
— 传递行为 — 反应器形式、体积,反应时间, 操作条件,转化率
反应器设计的一般步骤
摩尔衡算
Chap 1 Chap 2
动力学
Chap 3 Chap 5
化学计量学
Chap 3
能量衡算
Chap 8
综合设计
Chap 4 Chap 8
Chap 6
第一章 摩尔衡流出量 + 生成量 = 积累量
1 1 T1 T
第三章 速率方程和化学计量学

将浓度表示成转化率的函数 C ( X )
n F C or C V v
— 物质的量/摩尔流率 转化率
化学计量表
—体积/体积流率 转化率
第三章 速率方程和化学计量学
A
组分 A B C … I (惰性)
b c d B C D a a a
W1
FA0 FA
积分形式 t1

N A0
N A1
dN A rAV
V1
V FA0 FA rA
FA0
FA1
dFA rA
dFA rA
代数形式
第一章 摩尔衡算
速率方程 rA — rA =f (C, P, T ,...)

— 代数方程,而非微分方程(…)
— 与反应物性质有关,与反应器形式无关 — 强度量
形式 幂律形式的速率方程
A B C
— 幂律形式 V.S. 非幂律形式

rA kCA CB



C D A B C C CD rA k (C A CB ) K
速率方程中的参数
反应级数、速率常数、平衡常数
第三章 速率方程和化学计量学

反应级数:实验测定 速率常数(动力学)
进入反应器的流率 反应器内的变化 流出反应器的流率 (mol/time) (mol/time) (mol/time)
FA0
FA0 X
b FA0 X a c FA0 X a
FA FA0 1 X
b FB FA0 B X a c FC FA0 C X a
Fj 0 Fj rj dV
V
dN j dt
第一章 摩尔衡算

四种理想反应器模型
Batch
1.空间分布均匀;
CSTR
1.空间分布均匀;
PFR
1.只有轴向分布;
PBR
1.只有轴向分布;
2.非稳态
(时间的函数)
2.稳态,d/dt=0;
3.出口量 =反应器内量 4.空间、时间返 混无穷大
2.稳态,d/dt=0;
FB0 B FA0 FC0 C FA0
化 学 计 量 表

FI0 I FA0
FT0


FI FI0I
d c b FT FT0 1 FA0 X a a a FT0 FA0 X
总量
——基准?
第三章 速率方程和化学计量学

体积/体积流率的变化
第二章 转化率和反应器尺寸

空时 空速
只与实际入口条件有关;与 t 区别?

SV v0 V
V v0
代表处理能力;与实际入口条件不一定有关

用空时改写摩尔衡算方程*
对液体
CSTR

C A0 C A1 rA
C A1 CA0
PFR

dC A rA
第三章 速率方程和化学计量学

V FA0
X out X in
PFR
dX rA
PBR
W FA0
X out
X in
dX rA
第二章 转化率和反应器尺寸

用转化率改写速率方程*
rA f (C, T , P,...)

rA f ( X A )
设计反应器
V f1 ( X A , rA ), rA f 2 ( X A ), so V f ( X A )
3.径向理想混合、 轴向无返混、无 时间返混
2.稳态,d/dt=0;
3.径向理想混合、 轴向无返混、无 时间返混
流动模式、反应器参数,etc. 最简化
第一章 摩尔衡算

四种理想反应器的摩尔衡算
Batch 微分形式
dN A rAV dt
CSTR
PFR
PBR
dFA rA dV
dFA ' rA dW
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