化学反应工程
天津市高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：化学反应工程课程代码： 0712
第一部分课程性质与设置目的
一、课程性质与特点
本课程是高等教育自学考试化学工程专业所开设的专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课程以反应动力学和反应器设计与分析为基本内容，是以工业反应工程为主要研究对象，在物理化学的基础上研究过程速率及变化规律、传递规律及其对化学反应的影响，以进行反应器的开发、设计、放大及优化操作。
二、课程设置的目的和要求
设置本课程，为了使考生能够牢固掌握反应工程的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理确定反应器型式和进行反应器的设计计算；根据具体情况对反应器的操作进行优化；对反应过程中的某些现象进行简单分析，从而指导设计与生产。
通过本课程的学习，要求考生正确理解反应工程有关基本概念、基本原理，掌握化学反应学科的学习方法及理论联系实际方法，提高分析问题和解决问题的能力。
三、与本专业其他课程的关系
《化学反应工程》是化工类专业大学本科学生必修的专业技术基础课程，它与化学工程专业的许多其他课程有着密切的关系。《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》、《化工传递过程》是本课程的基础，并与《化工系统工程》互相衔接配合。
第二部分课程内容与考核目标
第一章绪论
一、学习目的与要求
通过本章的学习，要求考生初步认识化学反应工程的研究对象、内容及方法等本知识，正确并熟练掌握反应进度、转化率、收率与选择性等基本概念，了解化学反应器的分类及工业反应器的放大等有关内容。
二、考核知识点与考核目标
（一）化学反应工程的研究对象、内容及方法（一般）
了解：化学反应工程的研究对象
化学反应工程的研究内容
化学反应工程的研究方法
（二）化学反应器的分类（一般）
了解：化学反应器的分类方法
化学反应器按结构型式分类的各种型式及特点
化学反应器按操作方式分类的各种型式及特点
（三）化学反应的反应进度、转化率、收率及选择性（重点）
应用：关键组分的基本概念及其选取原则
反应进度、转化率、收率及选择性的概念、计算方法及其在反应器设计计算
中的应用
化学反应的转化率、收率及选择性的相互关系
（四）反应器设计基本方程（次重点）
了解：反应器设计的基本内容
理解：控制体积的概念及选择
（五）工业反应器的放大（一般）
了解：逐级经验放大方法
理解：数学模型法的实质及一般步骤
第二章反应动力学基础
一、学习目的与要求
通过本章学习，正确掌握化学反应速率方程的基本表示方式，反应速率方程的变换及应用；复合反应系统中反应组分的转化或生成速率的计算方法及平行、连串、可逆反应的动力学特征。了解气-固催化反应的基本知识，掌握理想吸附模型以及用以推导幂函数型速率方程的方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）化学反应速率（次重点）
理解：化学反应速率的定义
间歇反应系统和连续反应系统的反应速率表达方式
非均相反应的反应速率的各种表达方式以及相互关系
（二）反应速率方程（重点）
理解：反应速率概念
反应级数以及反应速率常数表达的意义
可逆反应的反应速率、温度及转化率间的关系以
了解可逆放热反应的最佳反应温度的确定方法
应用：反应速率常数与温度的关系（阿累尼乌斯公式）
（一）复合反应（次重点）
了解：复合反应的分类及各类反应的特点
理解：复合反应的概念
复合反应系统中反应组分的转化速率或生成速率的计算方法
瞬时选择性的概念
平行、连串反应的瞬时选择性表达式
（二）反应速率方程的变换与积分（重点）
理解：区分恒容及变容反应过程
单一反应
恒容情况下各组分浓度（或分压、或摩尔分率）与转化率的关系
变容情况下各组分浓度（或分压、或摩尔分率）与转化率的关系
（三）多相催化与吸附（一般）
了解：物理吸附与化学吸附的特点
固体催化剂的基本组成及各部分的作用
真实吸附的概念
理解：理想吸附模型假设
（三）多相催化反应动力学（重点）
理解：定态近似及速率控制步骤假设的内容
应用：在不同控制步骤下，反应速率方程表达式的推导
（四）动力学参数的确定（一般）
了解：积分法、微分法的特点及思路
（五）反应速率方程的建立步骤（一般）
了解：建立速率方程的基本步骤
第三章釜式反应器
一、学习目的与要求
通过本章学习，正确掌握间歇釜式反应器与连续流动釜式反应器的性能特征及设计方法（物料及热量衡算），能够对反应器设计中的收率、选择性以及优化操作等问题进行分析计算。了解连续釜式反应器中热稳定性及其相关概念。
二、考核知识点与考核目标
（一）等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）（重点）
理解：最优反应时间的确定
应用：间歇反应器的特点及有关设计计算的基础方程
反应时间与由操作时间确定反应体积的计算方法
（二）等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）（重点）
应用：平行、连串反应的反应器的设计与计算
（三）连续釜式反应器（全混流反应器）的反应体积（重点）
理解：空时、空速的基本概念
定态下，全混流反应器的特征及有关的设计计算的基础方程
应用：定态下，全混流反应器的反应体积的计算
（四）连续釜式反应器（全混流反应器）的串联与并联（重点）
理解：多个全混流反应器串联，各反应器出口转化率的优化
应用：定态下串联或并联全混流反应器的计算
（五）釜式反应器中复合反应的收率与选择性（重点）
应用：全混流反应器中进行平行或连串反应的反应体积、目的产物的收率与选择性或反应产物的分布
（六）变温间歇釜式反应器（次重点）
理解：变温间歇釜式反应器反应时间的计算
（七）连续釜式反应器的定态操作（一般）
了解：什么是反应器的热稳定性
着火点与熄火点
分析定态操作点的热稳定性
全混流反应器的热稳定条件
操作条件对热稳定性的影响
理解：全混流反应器的热量衡算式的建立与应用
第四章管式反应器
一、学习目的与要求
通过本章学习，正确理解理想管式反应器的性能特征；掌握等温及非等温理想管式反应器的设计计算；并能根据反应的特点及理想反应器的特征正确选择反应器的型式，操作
方式；能根据化学反应特点确定活塞流反应器的最佳操作温度分布；了解循环反应器的有关概念。
二、考核知识点与考核目标
（一）等温管式（活塞流）反应器的计算（重点）
理解：活塞流反应器的特征，有关的设计计算的基础方程建立
应用：定态下活塞流反应器反应体积及反应产物分布等的计算
（二）变温管式（活塞流）反应器的计算（次重点）
理解：活塞流反应器的热量衡算式与应用
（三）管式（活塞流）反应器与釜式反应器的比较（重点）
应用：通过图示或计算，在相同操作条件下，比较管式与釜式反应器的反应体积根据不同化学反应类型选定合理的反应器类型、反应器组合方式、加料方式、
原料浓度及温度
（四）管式反应器的最佳温度序列（一般）
了解：活塞流反应器的最佳操作温度分布
（五）循环反应器（一般）
了解：循环比的概念
循环反应器的设计方程
第五章停留时间分布与反应器的流动模型
一、学习目的与要求
通过本章学习，正确理解停留时间、理想流动与非理想流动、宏观流体与微观流体等概念，掌握连续流动反应器中流体停留时间分布的定量描述及其实验测定方法；掌握理想流动模型；了解非理想流动的流体流动模型；能应用离析流模型和多釜串联模型对在实际反应器中进行的反应过程的转化率进行计算。
二、考核知识点与考核目标
（一）停留时间分布（重点）
理解：停留时间的概念
停留时间分布函数F(t)、停留时间分布密度E(t)的概念、性质、物理意义及相
互关系
无因次停留时间分布函数与分布密度表示方法
（二）停留时间分布的实验测定（重点）
了解：停留时间分布的实验测定方法的种类
示踪剂的选择原则
理解：脉冲法、阶跃法（含升阶和降阶法）的实验方法及特点
由脉冲实验结果确定停留时间分布函数及分布密度
由阶跃实验结果确定停留时间分布函数及分布密度
（三）停留时间分布的统计特征值（次重点）
应用：停留时间分布的数学期望（平均停留时间）的计算
停留时间分布的方差与无因次方差的计算
（四）理想反应器的停留时间分布（重点）
理解：活塞流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示
全混流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示
（五）非理想流动（一般）
了解：何谓非理想流动
非理想流动现象产生的原因
（六）非理想流动模型及非理想反应器的计算（重点）
了解：轴向扩散模型假定的内容及彼克列数（Pe）的物理意义
离析流模型、多釜串联模型的基本假设
应用：多釜串联模型、轴向扩散模型的模型参数的确定方法
采用离析流模型、多釜串联模型计算实际反应器的转化率
（七）流动反应器中流体的混合（一般）
了解：何谓宏观流体与微观流体
混合状态对化学反应产生的影响（定性）
第六章多相系统中的化学反应与传递现象
一、学习目的与要求
通过本章的学习，正确理解宏观动力学的概念；掌握气-固相催化反应进程的基本过程，建立有关宏观催化反应的基本概念，外扩散有效因子与内扩散有效因子的确定方法及其影响因素的分析，消除内、外扩散影响可采取的措施。
二、考核知识点与考核目标
（一）多相催化反应过程步骤（次重点）
了解：固体催化剂的宏观结构特征
理解：催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布
在不同过程控制下的催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布
气-固相催化反应进行的基本过程
孔容、孔径、比表面积、空隙率、形状系数、催化剂密度（颗粒密度、真密
度与堆密度）、非球形催化剂的当量直径的概念、求取及相互关系
（二）流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热（次重点）
了解：外扩散阻力对复合反应（平行或连串）选择性的影响
理解：流体与催化剂颗粒外表面的传质与传热速率表达式
定态下，流体与颗粒外表面间的浓度差与温度差的确定
外扩散有效因子的定义及确定方法
一级不可逆反应的外扩散有效因子表达式
丹克莱尔准数（Da）的表达式及物理意义
外扩散有效因子的影响因素及其对外扩散有效因子影响
（三）气体在多孔介质中的扩散（次重点）
了解：分子扩散与努森扩散
曲节因子
理解：分子扩散与努森扩散的判别
努森扩散的扩散系数（D K）的计算
气体分子平均自由程λ的估算
复合扩散系数的计算
催化剂颗粒扩散有效因子的计算方法
（四）多孔催化剂中的扩散与反应（重点）
了解：梯尔模数的物理意义
理解：内扩散有效因子的定义
应用：片状和球形催化剂颗粒的内扩散有效因子的计算
内外扩散都有影响时的有效因子
内扩散有效因子的影响因素
（五）内扩散对复合反应选择性的影响（次重点）
理解：内扩散对平行或连串反应的选择性的影响（定性）
（六）多相催化反应过程中扩散影响的判定（重点）
应用：如何判别内、外扩散的影响
减少内、外扩散影响的主要措施
（七）扩散干扰下的动力学假象（一般）
理解：外扩散影响严重时宏观反应速率方程的反应级数与活化能如何变化
内扩散影响严重时宏观反应速率方程的反应级数与活化能如何变化
第七章多相催化反应器的设计与分析
一、学习目的与要求
通过本章学习，了解固定床反应器中传递特性及描述固定床反应器的各种数学模型；掌握绝热式固定床反应器催化剂体积计算，讨论反应器最佳操作条件方法；并初步了解参数敏感性问题
二、考核知识点与考核目标
（一）固定床反应器的传递特性（一般）
了解：什么是壁效应
固定床反应器中床层压力降的影响因素
轴向质扩散、轴向热扩散彼克列数与径向彼克列数
（二）固定床反应器的数学模型（一般）
了解：什么是非均相模型与拟均相模型
什么是一维与二维模型
理解：固定床反应器的一维、拟均相、活塞流模型方程及相应边界条件
（三）绝热式固定床反应器（重点）
了解：什么是绝热式固定床反应器
绝热式固定床反应器的类型及工艺特征
理解：中间接换热式多段绝热固定床反应器中进行可逆放热反应的
T—X A（转化率）图
应用：绝热式固定床反应器的催化剂用量计算
何谓绝热温升及其计算
（四）换热式固定床反应器（次重点）
了解：换热式固定床反应器的结构特征
理解：换热式固定床反应器的一维、拟均相、活塞流模型方程
什么是热点
（五）参数敏感性（一般）
了解：何谓参数敏感性问题
第三部分有关说明与实施要求
一、考核目标的能力层次表述
本课程的考核目标共分为三个能力层次：了解、理解、应用，它们之间是递进等级的关系，后者必须建立在前者基础上。其具体含义为：
了解：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：在了解的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。
二、指定教材
《反应工程》李绍芬主编化学工业出版社2000年版
三、自学方法指导
1、考生自学时，应先仔细阅读本大纲。明确大纲规定的课程内容和考试目标及所列各章中考核的知识点和考核要求，以便突出重点，有的放矢地掌握课程内容。
2、在了解考试大纲内容的基础上，根据考核知识点和考核要求，认真阅读教材，把握各章节的具体内容，吃透每个知识点，对基本概念和基本原理必须深刻理解，对基本方法牢固掌握，并融会贯通，在头脑中形成完整的内容体系。
3、在自学各章节内容时，能够在理解的基础上加以记忆，切勿死记硬背；同时在对一些知识内容进行理解把握时，联系实际问题思考，从而达到深层次的认识水平。
4、在本课程的学习过程中，不可避免的要涉及到数学问题，但只限于初等数学与微积分以及常微分方程，及少量的概率论和数理统计方面的基本知识。因此，在自学过程中也应对相关数学知识进行复习，以便熟练运用。
5、为了提高自学效果，应结合自学内容，尽可能地多看一些例题和动手做一些练习。在指定教材中，每章中均提供了例题，这些例题多为工业生产实际反应的例子，具有代表性，考生应在自学过程中仔细阅读，从而帮助理解概念和应用知识；此外，在各章末均附有丰富的习题，动手做练习是达到理解、记忆、应知应会的好办法。
四、社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目。
3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4、辅导时，应对学习方法进行指导。提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，解决问题的能力。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中回存在不同难度的试题。
8、助学学时：本课程共7学分，建议总课时不少于126学时，其中助学学时分配如下：
五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“了解”为10%、“理解”为30%、“应
用”为60%。
3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。
4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。
5、本课程命题采用的基本题型包括单项选择题、填空题、简答题、计算题等。
6、考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分为及格。
六、题型示例
? 选择题
平行反应S
P
T A ?→??→??→?321，P 为目的产物，其中三个反应的反应级数分别为：n 1=1，n 2=0，n 3=2，反应活化能分别为：E 1=35，E 2=15，E 3=25。当A 达到相同的转化率时（其
他条件相同），为使反应具有良好的选择性，反应器应选择：
①活塞流反应器； ② 全混流反应器；
③ 活塞流与全混流反应器组合； ④2个全混流反应器串联
? 填空题
在活塞流反应器中进行一级不可逆反应，反应物的进口浓度为C A0，转化率为X A ，
当反应器体积为原来的n 倍时，反应物A 出口的浓度为 ，转化率为 。
? 简答题
i. 简述气—固相催化反应过程的宏观过程。
ii. 绘出活塞流情况下，停留时间分布函数与分布密度曲线。
? 计算题
在活塞流反应器中，等温下进行液相反应 2A → C + B 。进料量为5m 3/h ，反
应器进口处组分A 的浓度为C A0=5 Kmol/m 3，B 和C 的浓度均为零，已知反应的
动力学方程可表示为
)/(332h m Kmol C r A A ?=
若B 的最终浓度达到2Kmol/m 3，求所需的反应器体积？若反应在全混流反应器中
进行，若其它条件保持不变，则所需的反应器体积又为多少？假定该系统密度恒
定。
化学反应工程试题集
化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递 和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高 的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.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脉冲示踪法 和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为 积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模 型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。 10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反 应。 11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而 在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105(J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器 的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
化学反应工程
1、平推流的F(t)~t和E(t)~t曲线有何特征？并画图说明。 答: 平推流的F(t)~t曲线特征：F(t)= 平推流的E(t)~t曲线特征：E(t)={ 2、理想吸附应符合哪些条件？ 答：①均匀表面（理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热于表面已被吸附的程度如何无关②单分子层吸附③被吸附的分子间互不影响④吸附的机理均相同，吸附形成的络合物亦均相同⑤吸附与脱附可以建立动态平衡 3、测定停留时间分布需要借助示踪剂,示踪剂应满足哪些条件？ 答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、相系及其反应器的类型等情况而定。 A不应与主流体发生反应 B与所研究的流体完全互溶，除了显著区别与主流体的某一可检测性质外，二者应具有尽可能相同的物理性质 C便于检测：本身应具有或者易于转变为电信号或者光信号的特点，并且浓度很低时也能够检测 D加入示踪剂不影响所研究流体的流动状态 E不被反应器表面及其反应器内部的固体填充物吸附，用于多相系统检测的失踪剂不发生相间的转移 4、什么是返混，简述返混对复合反应体系的影响。 答：返混是指不同停留时间的物料粒子间的混合，或者不同时间进入反应器的物料间的混合。 对平行反应：若主反应级数高于副反应级数，返混使主产物选择率下降，若主反应级数低于副反应级数，返混使主产物选择率提高。 对连串反应：返混使反应物浓度降低，产物浓度提高，因而使主产物的选择率下降。5、什么是反应器的热稳定性？全混釜稳定操作的必要条件是什么？ 答：反应器的热稳定性是指当操作参数受外界干扰，偏离正常值，出现微小变化时，反应能否正常进行，当外界干扰取消时，操作状态能否自动恢复到规定的正常值。 全混釜稳定操作的必要条件：Q r=Q G dQ r∕dT>dQ G/dT 6、选择操作温度的一般原则是什么？ 答：①反应的热效应不大，反应热较小，活化能较低，而且在相当广的温度范围内，反应的选择性变化很小，则可采用既不供热也不出去热量的绝热操作是最方便的，反应放出或吸收的热量由系统中物料本身温度的升高或者降低来平衡，这种操作温度的变化范围不应超过工艺上许可的范围。 ②对中等热效应的反应，一般先考虑采用绝热操作，因此绝热反应器结构简单，经济，但应对收率、操作费用、反应器大小方面全盘衡量，最后才确定采用绝热或变温的方式。若为液相反应，可采用具有夹套或者盘管的釜式反应器，以便控制在等温下操作。 ③对热效应较大的反应，要求在整个反应过程中同时进行有效地热交换。 ④对极为快速的反应，一般考虑采用绝热操作，或者利用溶剂的蒸发来控制温度。 7、平推流与全混流是流体在反应器中流动的两种极端模型，二者各有何特点？并进行比 较。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
化学反应工程
《化学反应工程》课程综合复习资料 一、填空题 1、全混流反应器的E 函数表达式为 ，其无因次方差2 θσ= ，而平推流反应器的无因次方差2θσ＝ 。 2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、和 。 3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A 转化50％时，物料的总体积为 。 4、基元反应的分子数 （可能/不可能）是小数。 5、某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为 ；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时 。 6、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 。 7、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。 8、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： 。 9、对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 。 10、对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝ 。 11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。 12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。 13、反应级数 （可能/不可能）大于3， （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不可能）是0。 14、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 。 15、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 。 16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应，一般可以出现三个定常态操作点M 1、M 2、M 3，如下图所示，其中M 1和M 3这两点我们称之为 的定常态操作点，M 2则称为 的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择M 1、M 2、M 3中 做为操作点。 17、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 。 18、某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3 .h)，则反应级数n 为2时，k 的单位为 _。 19、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。
化学反应工程复习题 (1)
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） 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_______。（ 00 K K K K n n n -=χ） 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 。（n RT )(） 7. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ，则 C K =_______y K 。（n p RT ???? ??） 10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。（主反应、副反应） 13. 平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______
化学反应工程总结
、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. 优化指标一一技术指标：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 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 3. 工业反应动力学规律可表示为： r i f c （G ） f T （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。 E ---- cal/mol , j/mol T ----- K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 化学反应动力学 反应速率= 反应量 （反应时间）（反应 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 工程问题 动力学问题
三、PFR与CSTR基本方程 1.理想间歇：t V R V o c Af dC A CA0( J ) x Af dx A XA0( J ) 2.理想PFR V R V o C Af dc A C A0 ( J) C A0 x Af dx A x A 0(「A) 3. CSTR 4. 图解法 V R C A0 C A C A0X A T /C A0 0 X Af X A 四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征C A C A0(1 X A)浓度、转化率、反应时间关系式 基本关系式PFR（间歇）CSTR V R C Af dC A V R C A0 C A p V。C A0 (：)m v (「A) PFF H CSTR CSTR>PFR C A0X A k p C A0 X A k p n=0 n=1 n=2 C A0 kC A . 11 k p 丁 C A C A0 k p 1吒C A0
化学反应工程测试2答案
1. 各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活 化能 高 的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数 大 的反应的选择性。 2. 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 脉冲示踪法 和 阶跃示踪法 。 3. 在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要 的方法为 积分法 和 微分法 。 4. 平推流反应器的E 函数表达式为,()0,t t E t t t ?∞=?=?≠??，其无因次方差2 θσ= 0 ， 而全混流反应器的无因次方差2 θσ＝ 1 。 5. 平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0） 全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（1） 6. 工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长） 7. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 8. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 9. 对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 10. 测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和_______，但保持 0A F W 不变。（催化剂装量、进料流量） 11. 测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的0A F W 下测_______，看二者的变化关系。[粒度（直径p d ）、转化率] 12. 下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。（B ） A. 均匀表面 B. 多分子层吸附 C. 分子间无作用 D. 吸附机理相同 13. 下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A ） A. Langmuir 型 B. Freundlich 型 C. Temkin 型 D. BET 型
《化学反应工程》试题和答案基础部分
《化学反应工程》试题库 一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一 反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K
时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0)
化学工程的发展与展望
化学工程的发展与展望 化学工程的发展与展 化学工程是将化学过程和物理过程的基础理论研究与工业化学相结合的学科，不仅是一门具有百年历史的成熟基础学科，也是充满朝气、与时俱进的学科。 1 化学工程的兴起 几千年来过滤、蒸发、结晶等操作在生产中被广泛的应用，但在相当长的时期里，这些操作都是规模很小的手工作业。化学工程这一学科，是在 19 世纪后期随着大规模制造化学工业产品的生产过程的发展而诞生的。 19 世纪70 年代，各种基础化学品的生产等都有了相当的规模，化学工业有了许多杰出的成就。如索尔维法制碱中所用的纯碱碳化塔，高 20 余米，在其中同时进行化学吸收 、结晶、沉降等过程，但是人们还没有从其中找出共有的规律。1880 年，“化学工程” 第一次被英国学者 George E.Davis 正式提出，1888 年，美国麻省理工学院开设了第一个以“化学工程”命名的课程，标志着化学工程学科的诞生。1915 年，本文由论文联盟https://www.360docs.net/doc/e69425894.html, 收集整理美国学者 Arthur D. Little 提出了“单元操作”，将各种化学品的工业生产工艺分解为若干独立的物理操作单元，并阐明了即使是不同的工艺，只要是相同操作单元就遵循的相同原理。 1920 年，在美国麻省理工学院，化学工程从化学系分离出来，成为一个独立的系。1923 年华克尔、刘易斯和 W.H.麦克亚共同写的《化工原理》一书出版，奠定了化学工程作为一门独立的工程学科的基础。 2化学工程的发展 2.120 世纪前叶，化学工程二级学科应运而生 在20 世纪前叶，化学工程学科的发展促进了许多化学工艺的问世，如美国用丙烯合成出异丙醇，被誉为是石油化工的开端。这些化学工艺的出现，许多化学工程二级学科应运而生。 化学热力学，化学反应工程，传递过程，化工系统工程，化工控制工程等多个二级学科相继诞生。 2.220 世纪50～60 年代，化学工程完成了从单元操作到
化学反应工程基本概念
第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 （动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 和 参数计算式） 4. 所谓控制体积是指 （能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为 （ 分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为 （非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。 第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方 程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 （P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到 温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。 求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 （2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 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12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
化学反应工程考试题
化学反应工程考试题
第一章 绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指__反应动力学__。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。 “三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递 3. 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_____、 _ _。 4. 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__、 ____。 5. 一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目 的产物P 的最大浓度_ 、 _。 6. 一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的 产物P 的收率，应__降低__。 7. 化学反应速率式为 ，如用浓度表示的速率常数为， 用压力表示的速率常数为，则=__D__。 A. B. C. D. 8.反应，，则反应级数n=__B___。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ，已知，则反应级数n=___B____。 A S K 1 K 2 P =max ,P C 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A = opt τ2 11K K A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -= opt t 1 221) /ln(K K K K -A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -=opt t 1 221)/ln(K K K K -A S K 1 K 2 P 12/k k β αB A C A C C K r =-C K P K P K C K β α+-)(RT ) ()(βα+RT ) ()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 2 1 0.2-=s k 1 15.0-=s k
化学反应工程知识点1~3讲义
知识点1.绪论 一、主要讲解内容 介绍化学反应工程相关的基本知识，包括化学反应工程的定义、化学反应工程学科的发展、化学反应工程的任务、化学反应工程和其他学科的关系。 二、学习要求 本章要求学生能够掌握化学反应工程的定义，明确化学反应工程的任务。 三、视频（已录制完成） 四、讲义 1.1化学反应工程的定义 在工业规模上开发和应用化学反应的工程活动。 1.2化学反应工程学科的发展 自然界的物质的运动或变化过程由物理或化学的两类，物理过程不牵涉化学反应，但化学过程却总是与物理因素有着紧密联系。所以化学反应过程是物理与化学两类因素综合体。 远溯古代，陶瓷制作、酿酒等工艺，但直到本世纪五十年代一直还未形成一门专门研究的独立学科，到1957年举行的第一次欧洲反应工程会议上确立了这一学科的名称。 1.3 化学反应工程的任务 化学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以化学反应作为研究对象，又以工程问题为研究对象，把二者结合起来的学科体系。其主要任务包括：分析化学反应的特点、确定合适的反应条件；选择合适的反应器并对其进行最优化设计；对反应器进行最优操作和控制。 1.4 化学反应工程和其他学科的关系 a. 数学，微积分、方程的解析求解和数值求解、极值问题等，均是化学反应工程问题求解的基础。 b. 反应动力学：专门阐明学反应速率与各项物理因素（如温度、压力、催化剂等）之间的定量关系。为实现某一反应，要选定合易的条件及反应器的结构型式、尺寸和处
理能力等，这些都依赖于对反应动力学特性的认识。 c. 化工热力学：确定物系的各种物性常数（热容、研所引资、反应热等），看化学反应是否能进行及其反应程度。为化学反应工程提供反应热、反应平衡常数等基础数据。 d. 催化作用 e. 传递工程和流体力学：装置中有动量、热量、质量传递（三传），当规模放大时，出现放大效应。“三传一反”是三传和反应动力学。 五、小结 本章介绍了化学反应工程的定义、学科的发展、任务极其与数学、化工热力学、催化作用及传递工程等学科之间的密切关系。 六、自测题 1.三传一反是指动量传递、热量传递、质量传递和反应动力学。
化学反应工程2试题答案
一、单项选择题： 一、答案为： 1 2 3 4 5 6 7 8 B A B C B C B C 1．反应器的类型不同，则( )也将有不同。 A ．反应动力学 B ．传递特性 C ．反应的相态 D ．反应的可逆性 2．等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 )R()(k21副产物主产物?→??→?P A k 若保持相同的转化率x A ，调节反应温度使k 2/k 1降低，则P 的收率将( ) A.增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减 3．乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个( )反应。 A ．慢速 B ．可逆 C ．自催化 D ．不可逆 4．全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件( ) A ．移热速率>放热速率 B ．移热速率<放热速率 C ．移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率 D ．移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率 5．等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。 上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( ) A ．V1 （1） 简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。 （2） 根据缩芯模型，描述S H 2和ZnO 反应的宏观步骤 （3） 对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。 （4） 对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。 1.简述理想反应器的种类 答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活 塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完 全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器 是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的 物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 2.简述分批式操作的完全混合反应器 答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与 非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反 应的一切辅助时间。 3.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。反应时间是反应物料 进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留 时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于 平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时 的空时等于体积流速之比，所以三者相等。 4.对于可逆放热反应如何选择操作温度 答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按 最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净 反应速率出现一极大值； 3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。 5.对于反应，21A R C k r =，1E ；A S C k r 2=，2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以 提高产物的收率 答：对于平行反应A RT E E A RT E RT E S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可 能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。 化学反应工程 单选题 1. 对于反应级数n ＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。（A ） （A ）平推流反应器 （B ）全混流反应器 （C ）平推流串接全混流反应器 （D ）全混流串接平推流反应器 2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。（P22） （A ）加料时间 （B ）反应时间 （C ）物料冷却时间 （D ）清洗釜所用时间 3. 下列单位不属于反应速率的是_______。（P13） （A ）mol/(g ﹒s) （B ）m 3/s （C ）mol/(m 2﹒s) （D ）mol/(m 3﹒s) 4．反应 A B C →+，12.50 k s -=，则反应级数为_______。（P 13） A ． 0 （ B ）1 （ C ）2 （ D ）3 5. 反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0?=，则反应级数 n=_______。（P 13） （A ）0 （B ）1 （C ）2 （D ）3 6. 气相基元反应 B A →2，进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，则膨胀率为_______。（P58） （A ）-1 （B ）-0.25 （C ）0.25 （D ）0.5 7. 下面反应器中不属于理想反应器的是_______。（P21） （A ）间歇反应器 （B ）全混流反应器 （C ）平推流反应器 （D ）膜反应器 8. 下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。（B ） （A ）平推流反应器串联 （B ）全混流反应器串联 （C ）平推流反应器并联 （D ）全混流反应器并联 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，0.01 /A A r C mol L s -=?，当C A0=1 mol/L 时，求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。（P43） （A ）400 （B ）460 （C ）500 （D ）560 化学反应工程知识点 —郭锴主编 1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。模型必须具有等效性，而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似；模型必须进行合理简化，简化模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。 4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器。 5反应器按传热条件分类，分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度，其定义为：0 0A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义（严格定义）为单位反应体系内反应程度随时 间的变化率。其数学表达式为dt d V r ξ1=。 3、对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-；反应产物C 的生成速率表达式为：dt dn V r C C 1= 4.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。大量的实验表明，均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。 5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0，其中活化能反应了反应速率对温 度变化的敏感程度。 6、半衰期：是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。 7、反应器的开发大致有下述三个任务：①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件；③根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 8.在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单混合。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为返混。 9.根据返混情况不同反应器被分为以下类型：间歇反应器、理想置换反应器（又称平推流反应器或活塞流反应器）、全混流反应器（又称为连续操作的充分搅拌槽式反应器）。 10.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式，其中物料衡算所针对的具体体系称为体积元。 11、停留时间又称接触时间，用于连续流动反应器，指流体微元从反 化学工程与工艺专业的发展方向 本专业培养具有化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。本专业学生主要学习化学工程与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造，对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。主要课程有：物理化学、化工流体流动与传热、化工传质与分离过程、化工热力学、化学反应工程、化工设计、化工过程分析与合成和一门必选的专业方向课程。其发展方向主要以下几个方向发展： 一、化学工程方向 本专业方向旨在培养德智体全面发展的，具有良好心理素质和较高知识素养的高等化工专业人才。毕业生所具备的理论基础和实践能力，使之拥有更广泛的适应性。在掌握了现代化工生产技术领域的生产过程、设备设计和产品研制开发的基础理论、基本技能以及现代化研究方法和手段后，能胜任化工制药类过程的研究、开发、设计和管理工作。毕业后，既可到化工、能源、信息、材料、环保、轻工、制药、食品、冶金和军工等企业进行项目开发、工程设计和技术管理，也可以在科研院所或大专院校继续深造并从事科学研究和教学工作。 化学工程是以化学工业及相关生产过程中所进行的化学、物理过程为研究对象，探究其所用设备的设计原理与操作方法以及最终实现过程优化所应遵循的共性规律。本专业方向学生主要学习化工流体流动与传热、化工传质与分离过程、化工热力学、化学反应工程、化工传递过程基础、化工数学、化工分离过程、化工工艺学、化工过程分析与合成、化工设计等课程，为拓宽专业面，增加适应性，还开设生化基础、石油炼制工程、环境化工、化工机械基础、ChemCAD等课程。 二、化学工艺方向 化学工艺是以产品为目标的产品工程学，它利用已有化学、化学工程等科学成就为化学工业提供技术上最先进，经济上最合理的方法、原理、设备与流程。因此它是“化学工程与技术”一级学科中直接面向国民经济、国防建设和人民生活的举足轻重的二级学科。化学工艺包括能源化工、材料化工、有机化工、环境化工、高分子化工、无机化工等众多领域，覆盖面广，它不仅涵盖了传统的基础领域，同时与材料、能源、生物、医药、环境等学科渗透融合，不断地培植出新的生长点。它既是一个历史悠久、曾做出重大贡献的学科，又是一个《化学反应工程》简答题
《化学反应工程》复习题及答案 (1)
化学反应工程知识点
化学工程与工艺专业发展方向