化学反应工程实验
填料吸收实验通过测定ΔP~u关系曲线来确定液泛气速,在对数坐标纸上作图
反应精馏实验中,在塔上某处加带有催化剂的醋酸,塔下某部加乙醇
电化学合成实验中的电解液包括四乙基高氯酸铵,苯甲酸,乙腈
液相反应动力学实验采用连续流动搅拌釜式反应器进行液相反应动力学研究用连续输入的方法在定常流动下,测定乙酸乙酯皂化反应的反应速率和反应速率常数
乙醛氧化法制取醋酸试验中,装釜盖拧螺母是要求对角对称的分多次拧紧
萃取精馏试验中,萃取剂的选择原则有价格便宜,用量少,容易回收,挥发度小,选择性高
填料塔吸收试验中所用气体混合物是含有少量氨的氨/空气混合物,吸收剂为水
反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏分离作用提高反映的平衡转化率,抑制串联副反应的发生,又能利用放热反应的放热效应降低精馏的能耗,强化传质
电化学合成实验,电解池中溶剂为乙腈,支持电解剂为四乙基高氯酸铵,有机底物为苯甲酸
对于恒容过程,进出口又无反混时,则空间时间就是平均停留时间100N/m
萃取精馏实验中以水为萃取剂,他的沸点比被分离物高
电化学实验由苯甲酸点解合成苯甲酸ni
乙醛氧化法制醋酸所用的主要设备为高压反应釜,催化剂为醋酸锰,醋酸钴
反应精馏试验中所用的主要原料为工业甲醇,甲醛水溶液
萃取江流试验中塔顶馏分的色谱图出峰顺序为水甲醇丙酮
精馏实验结束后的关机顺序为停止加料并将加热电压调为零关闭回流比调节器开关,停止加热十分钟后,关闭冷却水,开车时则相反
实验用高压钢瓶的开启顺序是先逆时针打开钢瓶总开关,然后顺时针转动低压表压力调节螺杆,使其压缩主弹簧将活门打开,结束后,先顺时针关闭钢瓶总开关,再逆时针旋松减压阀。
在填料吸收塔试验中,分析尾气采用的吸收剂为硫酸
萃取精馏试验中,萃取精馏塔底主要成分为水和甲醇
填料吸收塔主要部件:鼓风机,空气转子流量计,填料吸收塔,氨/水转子流量计,U型压差管吸收瓶,量气管
填料吸收塔实验中影响液泛气速的因素:1 填料的特性,主要表现在填料因子上比表面积小,范点气速大,不易发生液范现象 2 流体的物理性质体现在气体的密度,液体的密度,粘度。气体的密度越小,液体的密度越大,粘度越小范点气速越大,越易发生液范 3 液气比越大范点气速越小,越易发生液范
萃取精馏:向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂,改变料液中被分离组分间的相对挥发度,使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法
萃取精馏实验目的 1 了解萃取精馏的原理及适用范围(分离组分沸点相近的待分离混合物,各组分之间沸点相差3℃相对挥发度小于1.05)2 了解萃取精馏的工艺条件控制特点和操作方法
萃取精馏的添加剂(又称萃取剂)的选择原则是:①选择性高,即加入少量添加剂就可大幅度增加组分间的相对挥发度;②挥发度小,即具有比料液组分高得多的沸点;③与原料液有足够的互溶度,在塔板上不出现液体分相现象;④来源充足,价格便宜,水和某些极性有机化合物是最常用的添加剂。
反应精馏:反应精馏就是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。①生成物的沸点必须高于或低于反应物;②在精馏温度下不会导致副反应等不利影响的增加。目前在工业上主要应用于酯类(如乙酸乙酯)的生产。
高压反应釜制醋酸应注意哪些事项1装釜盖拧螺母是要求对角对称的分多次拧紧2 反应温度不易过高,超过100℃可发生爆管的危险3 开启氧气瓶时应注意反应釜内压的变化压力升到0.4MPa后关闭氧气阀,低于0.4MPa后开启氧气阀,避免倒流。电极预处理:铂片电极用1∶1硝酸—盐酸浸洗,蒸馏水冲洗,用丙酮除油,蒸馏水冲洗、吹干、称重;镍片电极用稀硝酸浸洗、水洗、丙酮除油、水洗、吹干,称重备用。
电化学合成实验主要操作步骤1. 电极预处理2. 苯甲酸镍的电合成3. 苯甲酸镍的分离。
Pt(—)/CH3CN+RhCOOH/Ni(+)
阴极反应:PhCOOH+e→PhCOO-+1/2H2(g)
阳极反应:2PhCOO-+Ni→(PhCOO-)2Ni+2e
总反应:2PhCOOH+Ni→(PhCOO)2Ni+H2(g)
连续流动搅拌釜式反应器特性:1 温度易于控制 2 适用于低反应速率,长停留时间的反应系统 3 能均匀的保持单体浓度使反应具有相对恒定的反应速率
乙醛氧化法制醋酸实验反应完毕后续工作:清除釜体,釜盖上的残留物
填料吸收实验通过测定ΔP~u关系曲线来确定液泛气速,在对数坐标纸上作图
反应精馏实验中,在塔上某处加带有催化剂的醋酸,塔下某部加乙醇
电化学合成实验中的电解液包括四乙基高氯酸铵,苯甲酸,乙腈
液相反应动力学实验采用连续流动搅拌釜式反应器进行液相反应动力学研究用连续输入的方法在定常流动下,测定乙酸乙酯皂化反应的反应速率和反应速率常数
乙醛氧化法制取醋酸试验中,装釜盖拧螺母是要求对角对称的分多次拧紧
萃取精馏试验中,萃取剂的选择原则有价格便宜,用量少,容易回收,挥发度小,选择性高
填料塔吸收试验中所用气体混合物是含有少量氨的氨/空气混合物,吸收剂为水
反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏分离作用提高反映的平衡转化率,抑制串联副反应的发生,又能利用放热反应的放热效应降低精馏的能耗,强化传质
电化学合成实验,电解池中溶剂为乙腈,支持电解剂为四乙基高氯酸铵,有机底物为苯甲酸
对于恒容过程,进出口又无反混时,则空间时间就是平均停留时间100N/m
萃取精馏实验中以水为萃取剂,他的沸点比被分离物高
电化学实验由苯甲酸点解合成苯甲酸ni
乙醛氧化法制醋酸所用的主要设备为高压反应釜,催化剂为醋酸锰,醋酸钴
反应精馏试验中所用的主要原料为工业甲醇,甲醛水溶液
萃取江流试验中塔顶馏分的色谱图出峰顺序为水甲醇丙酮
精馏实验结束后的关机顺序为停止加料并将加热电压调为零关闭回流比调节器开关,停止加热十分钟后,关闭冷却水,开车时则相反
实验用高压钢瓶的开启顺序是先逆时针打开钢瓶总开关,然后顺时针转动低压表压力调节螺杆,使其压缩主弹簧将活门打开,结束后,先顺时针关闭钢瓶总开关,再逆时针旋松减压阀。
在填料吸收塔试验中,分析尾气采用的吸收剂为硫酸
萃取精馏试验中,萃取精馏塔底主要成分为水和甲醇
填料吸收塔主要部件:鼓风机,空气转子流量计,填料吸收塔,氨/水转子流量计,U型压差管吸收瓶,量气管
填料吸收塔实验中影响液泛气速的因素:1 填料的特性,主要表现在填料因子上比表面积小,范点气速大,不易发生液范现象 2 流体的物理性质体现在气体的密度,液体的密度,粘度。气体的密度越小,液体的密度越大,粘度越小范点气速越大,越易发生液范 3 液气比越大范点气速越小,越易发生液范
萃取精馏:向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂,改变料液中被分离组分间的相对挥发度,使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法
萃取精馏实验目的 1 了解萃取精馏的原理及适用范围(分离组分沸点相近的待分离混合物,各组分之间沸点相差3℃相对挥发度小于1.05)2 了解萃取精馏的工艺条件控制特点和操作方法
萃取精馏的添加剂(又称萃取剂)的选择原则是:①选择性高,即加入少量添加剂就可大幅度增加组分间的相对挥发度;②挥发度小,即具有比料液组分高得多的沸点;③与原料液有足够的互溶度,在塔板上不出现液体分相现象;④来源充足,价格便宜,水和某些极性有机化合物是最常用的添加剂。
反应精馏:反应精馏就是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。①生成物的沸点必须高于或低于反应物;②在精馏温度下不会导致副反应等不利影响的增加。目前在工业上主要应用于酯类(如乙酸乙酯)的生产。
高压反应釜制醋酸应注意哪些事项1装釜盖拧螺母是要求对角对称的分多次拧紧2 反应温度不易过高,超过100℃可发生爆管的危险3 开启氧气瓶时应注意反应釜内压的变化压力升到0.4MPa后关闭氧气阀,低于0.4MPa后开启氧气阀,避免倒流。电极预处理:铂片电极用1∶1硝酸—盐酸浸洗,蒸馏水冲洗,用丙酮除油,蒸馏水冲洗、吹干、称重;镍片电极用稀硝酸浸洗、水洗、丙酮除油、水洗、吹干,称重备用。
电化学合成实验主要操作步骤1. 电极预处理2. 苯甲酸镍的电合成3. 苯甲酸镍的分离。
Pt(—)/CH3CN+RhCOOH/Ni(+)
阴极反应:PhCOOH+e→PhCOO-+1/2H2(g)
阳极反应:2PhCOO-+Ni→(PhCOO-)2Ni+2e
总反应:2PhCOOH+Ni→(PhCOO)2Ni+H2(g)
连续流动搅拌釜式反应器特性:1 温度易于控制 2 适用于低反应速率,长停留时间的反应系统 3 能均匀的保持单体浓度使反应具有相对恒定的反应速率
乙醛氧化法制醋酸实验反应完毕后续工作:清除釜体,釜盖上的残留物
化学反应工程教案
化学反应工程课程教案 课次17课时2课型 (请打 √) 理论课√讨论课□ 实验课□习题课□ 其她□ 授课题目(教学章、节或主题): 第7章气固相催化反应流化床反应器 7、3流化床反应过程得计算 教学目得、要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):: 1、掌握流化床得基本概念; 2、掌握流化床得工艺计算; 教学重点及难点: 重点:固定床催化反应器得特点、类型与设计要求。 难点:一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算。 教学基本内容方法及手段 7、1流化床得基本概念 流态化现象:使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体得 操作。 固体颗粒层与流体接触得不同类型: 7.1.1流化床得基本概念 1)当通过床层得流体流量较小时,颗粒受到得升力(浮力与曳力之与) 小于颗粒自身重力时,颗粒在床层内静止不动,流体由颗粒之间得空 隙通过。此时床层称为固定床。 2)随着流体流量增加,颗粒受到得曳力也随着增大。若颗粒受到得升 力恰好等于自身重量时,颗粒受力处于平衡状态,故颗粒将在床层内 作上下、左右、前后得激烈运动,这种现象被称为固体得流态化,整 个床层称为流化床。 曳力(表面曳力、形体曳力)曳力就是流体对固体得作用力,而阻力就 是固体壁对流体得作用力,两者就是作用力与反作用力得关系。表面曳力 由作用在颗粒表面上得剪切力引起,形体曳力由作用在颗粒表面上得压强 力扣除浮力部分引起。 讲解
3)、流化床类似液体得性状 (a)轻得固体浮起; (b)表面保持水平; (c)固体颗粒从孔中喷出; (d)床面拉平; (e)床层重量除以截面积等于压强 流化床得优点 (1)颗粒流动类似液体,易于处理、控制; (2)固体颗粒迅速混合,整个床层等温; (3) 颗粒可以在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有可能在床层之间传递; (4)宜于大规模操作; (5) 气体与固体之间得热质传递较其它方式高; (6) 流化床与床内构件得给热系数大。 流化床得缺点 (1)气体得流动状态难以描述,偏离平推流,气泡使颗粒发生沟流,接触效率下降; (2)颗粒在床层迅速混合,造成停留时间分布不均匀; (3)脆性颗粒易粉碎被气流带走; (4)颗粒对设备磨损严重; (5)对高温非催化操作,颗粒易于聚集与烧结 流化床得工业应用 ?第一次工业应用: ?1922年Fritz Winkler获德国专利,1926年第一台高13米,截面积12平方米得煤气发生炉开始运转。 ?目前最重要得工业应用: ?SOD(StandardOil Development pany) IV型催化裂化。 散式流态化与聚式流态化P185 (1)散式流态化 随着流体流量得加大,床层内空隙率增大,颗粒之间间距加大,而颗粒在床层中分布均匀,流体基本上以平推流形式通过床层,人们称这种
化学反应工程习题答案
第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。 解:对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α,其中K 为化学平衡常 数;0B C 为吸收剂中的活性组分浓度;0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度;A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下: 1.物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系,化学吸收呈渐近线关系,当分压较高时,气体溶解度趋近化学计量的极限,因此为了减低能耗,导致操作方式不同,压力较低宜采用化学吸收,压力较高宜采用物理吸收。 2.热效应不同,物理吸收热效应较小,每摩尔数千焦耳,而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同,物理吸收过程吸收剂减压再生为主,化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3.物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异,而化学吸收取决于A KH =α,由于化学反应特定性,吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义:无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。 解:无因次准数M 的物理意义 通过液膜传递速率 液膜内的化学反应速率 增大因子β的物理意义为速率 单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率 液膜内有化学反应时通 液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率 对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应,假定液相上方水蒸气分压可不 计,试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。 解: 气模 液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L
化学反应工程试题集及复习题
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。 →+,则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 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。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体,CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料,则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中,则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
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》期末考试试题及答案..
一、单项选择题: (每题2分,共20分) 1.反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应,当降低A 的浓度后,发现反应生成P 的量显著降低,而R 的生成量略降低,表明(A ) A .反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B .反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C .反应(1)的活化能小于反应(2) D .反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作,其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A . 1.0 B. 0.25 C .0.50 D .0 3.对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(,P 为目的产物,若活化能次序为:E 2
化学反应工程教案
化学反应工程课程教案 课次17课时2课型 (请打√)理论课√讨论课□实验课□习题课□其她□ 授课题目(教学章、节或主题): 第7章气固相催化反应流化床反应器 7。3流化床反应过程得计算 教学目得、要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):: 1. 掌握流化床得基本概念; 2。掌握流化床得工艺计算; 教学重点及难点: 重点:固定床催化反应器得特点、类型与设计要求。 难点:一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算、 教学基本内容方法及手段 7、1流化床得基本概念 流态化现象:使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体得 操作、 固体颗粒层与流体接触得不同类型: 7.1。1流化床得基本概念 1)当通过床层得流体流量较小时,颗粒受到得升力(浮力与曳力之与) 小于颗粒自身重力时,颗粒在床层内静止不动,流体由颗粒之间得空 隙通过。此时床层称为固定床。 2)随着流体流量增加,颗粒受到得曳力也随着增大、若颗粒受到得升力 恰好等于自身重量时,颗粒受力处于平衡状态,故颗粒将在床层内作 上下、左右、前后得激烈运动,这种现象被称为固体得流态化,整个 床层称为流化床、 曳力(表面曳力、形体曳力)曳力就是流体对固体得作用力,而阻力就 是固体壁对流体得作用力,两者就是作用力与反作用力得关系。表面曳力 由作用在颗粒表面上得剪切力引起,形体曳力由作用在颗粒表面上得压强 力扣除浮力部分引起。 讲解
3)。流化床类似液体得性状 (a) 轻得固体浮起; (b)表面保持水平; (c)固体颗粒从孔中喷出; (d)床面拉平; (e)床层重量除以截面积等于压强 流化床得优点 (1) 颗粒流动类似液体,易于处理、控制; (2) 固体颗粒迅速混合,整个床层等温; (3) 颗粒可以在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有可能在床层之间传递; (4) 宜于大规模操作; (5) 气体与固体之间得热质传递较其它方式高; (6) 流化床与床内构件得给热系数大。 流化床得缺点 (1)气体得流动状态难以描述,偏离平推流,气泡使颗粒发生沟流,接触效率下降; (2)颗粒在床层迅速混合,造成停留时间分布不均匀; (3)脆性颗粒易粉碎被气流带走; (4)颗粒对设备磨损严重; (5)对高温非催化操作,颗粒易于聚集与烧结 流化床得工业应用 ?第一次工业应用: ?1922年 Fritz Winkler获德国专利,1926年第一台高13米,截面积12平方米得煤气发生炉开始运转。 ?目前最重要得工业应用: ?SOD(Standard Oil Development pany) IV型催化裂化。 散式流态化与聚式流态化P185 (1)散式流态化 随着流体流量得加大,床层内空隙率增大,颗粒之间间距加大,而颗粒在床层中分布均匀,流体基本上以平推流形式通过床层,人们称这种
化学反应工程课后答案
1 绪 论 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应: 进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应 后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。试计算 (1) (1) 反应的选择性; (2) (2) 反应器出口气体的组成。 解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为: (2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比), A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为: n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为: n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 1. 2其主副反应如 下: 由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h
100kmol 放空气 体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol) 组分原料气冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为 重量百分率。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中,对1kg粗甲醇而言,其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2(摩尔比), 试计算: (1)(1)一氧化碳的单程转换率和全程转化率; (2)(2)甲醇的单程收率和全程收率。 解:(1)设新鲜原料气进料流量为100kmol/h,则根据已知条件,计算进料原料 i i i i i m i i 。 M’ m =∑y i M i =9.554 又设放空气体流量为Akmol/h,粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N 2 作衡算 得: 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得: 100×10.42=B+9.554A (B) 联立(A)、(B)两个方程,解之得 A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO摩尔流量为
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
4?从反应器停留时间分布测定中 ,求得无因次方差「二 _ 0.98 ,反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B (开)卷 (答案)2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题: (每题2分,共20分) 1.反应器中等温进行着 A T P (1)和A T R (2)两个反应,当降低 A 的浓度后,发现反 应生成P 的量显著降低,而 R 的生成量略降低,表明 () A .反应(1)对A 的反应级数大于反应 (2) B .反应(1)对A 的反应级数小于反应 C .反应(1)的活化能小于反应 (2) D .反应(1)的反应速率常数大于反应 2 一为() 2?四只相同体积的全混釜串联操作,其无因次停留时间分布的方差值 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A (1) > A ⑶ > D . 0 P —-(2), Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大, A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作, 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为( A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为( ,P 为目的产物,若活化能次序为:E 2 《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) 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B(开)卷 (答案)2011—2012学年第一学期 一、单项选择题:(每题2分,共20分) 1.反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应,当降低A的浓度后,发现反应生成P的量显著降低,而R的生成量略降低,表明(A ) A.反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B.反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C.反应(1)的活化能小于反应(2) D.反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作,其无因次停留时间分布的方差值为( B ) A. 1.0 B. 0.25 C.0.50 D.0 3.对一平行—连串反应,P为目的产物,若活化能次序为:E2 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》试题 一、填空题 1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 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=累 积 。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ,速率常数k 的因次为 m 3/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 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-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2.1010000lg +-=T k ,其活化能为 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 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃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 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2 H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中(2 N r -)= 1/3 (2 H r -)= 1/2 3 NH r 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 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 C A0(1-x A )n ,转化率为 1-(1-x A )n 。 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 A A x n x )1(11-+-,转化率为A A x n nx )1(1-+。 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 P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体,CO 与2H 以1∶2摩尔比进料, 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中,则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P (目的)→R + S ,目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时,该反应的反应级数n___B__。 A. <0 B. =0 C. ≥0 D. >0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副),其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降,则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、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____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ,3 0/30.2m kmol C A =, 出口转化率 7.0=A x ,每批操作时间 h t t 06.20=+,装置的生产能力为50000 kg 产物R/天,R M =60,则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、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l mol C A /10=时,求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、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_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 《化学反应工程》教学大纲 课程编号:01100730 课程性质:必修 课程名称:化学反应工程学时/ 学分:48/3 英文名称:Chemical Reaction Engineering 考核方式:闭卷笔试 选用教材:《化学反应工程》朱炳辰化学工业出版社 《化学反应工程原理》张濂等华东理工大学 出版社 大纲执笔人:XXXX 先修课程:物理化学、化工原理、高等数学大纲审核人:XXXX 适用专业:化学工程与工艺及相近专业 一、教学目标 通过本课程的理论教学和实验训练,使学生具备下列能力: 1、能够运用数学、物理、物化和化工原理知识表达反应工程问题,建立反应器和传递过程的数学模型,并正确求解。 2、能运用反应工程的思维方法,判断反应器变量对评价指标的影响,提出优化的解决方案。 3、能够针对反应过程的特性,确定反应器选型和操作条件,进行工业反应器的设计优化。 4、能设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验,分析实验结果,验证或拟合模型参数,获取有效结论。 5、能应用专业软件模拟和解决反应器设计和操作的问题,了解模拟计算的原理及其局限性。 二、课程目标与毕业要求的对应关系 二、教学基本内容 第一章:绪论 介绍反应工程的研究对象,研究目的和研究方法。 第二章:化学反应动力学与理想化学反应器(支撑课程目标1、2) 1、反应过程的技术指标转化率、收率与选择性的定义,化学反应速率的表示方式及相互关系, 反应速率的温度效应和活化能的意义,及反应速率的浓度效应和级数的意义。 2、可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征,掌握复杂反应系统反应组分的速率、选择性和收率的模型计算方法。 3、等温间歇反应器的计算模型,及反应时间、反应器体积的计算方法。 4、管式平推流反应器的计算模型,平推流反应器的停留时间、空时和空速的概念及其应用。 要求学生:能根据化学反应的类型能正确地选择反应器的操作方式、加料方式、原料浓度及温度和温度序列。 第三章:连续流动反应器中的返混(支撑课程目标 3、4、5) 1、全混流反应器的特征及计算方法。 定态下全混流反应器的数学模型,定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算方法。 2、循环反应器的特征及计算方法。 返混的概念、起因、返混造成的后果,返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。 返混与物料停留时间分布的关系,停留时间分布的意义及其数学表达式,及停留时间分布的测定方法。 3、活塞流和全混流停留时间分布表达式。轴向扩散模型、多釜串联模型的建模方法和模型参数的确定方法。 要求学生:理解流体的微观混合与宏观混合及其对反应结果的影响,会设计实验测定物料的停留时间分布。能根据化学反应的不同类型能正确地选择反应器的组合方式、加料方式、原料浓度及操作温度。 第四章:非均相反应过程的质量传递(支撑课程目标1、2、4) 1、非均相反应过程的拟均相化处理方法,多相反应过程的分析方法。反应本征动力学、颗粒动力学和床层动力学的概念及其实验测定方法。 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-,如用浓度表示的速率常数为C K ,用压力表示的速率常数 P K ,则C K =_______P K 。 3. 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_______的函数。 4.对于反应级数n >0的反应,为降低反应器容积,应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合,这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中,可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活,也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当微孔孔径在约_______时,分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热,一般可以当作平推流处理,只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化,因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应,存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ,二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型,以0U 的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过,而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型,对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流,而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应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. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时,且随着A χ的增大而减小,此时该反应的反应级数n_______。 A. <0 B. =0 C. ≥0 D. >0 3.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. <1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应,为提高反应速率,应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ,当平行失活对反应物有强内扩散阻力时,d 为_______。 《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算:转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示,气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式(可逆、平行、连串、自催化)。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用(单组分吸附、解离吸附、混合吸附)。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率,分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布,t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器 1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义,变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混,返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律,平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析,反应器的选型,操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析,反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。《化学反应工程》试题和答案基础部分
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