化工设备期末复习提纲

气固相催化反应器
1、基本概念
固定床反应器（及其特点）、流化床反应器（及其特点）、空隙率、形
状系数、有效系数、空速、流态化、散式流化床、聚式流化床、临界流
化速度、带出速度、流化数、临界压降、膨胀比
2、固定床反应器
催化剂颗粒的当量直径及相互换算；
空隙率的定义、计算及影响因素；
流体流过固定床产生压降的原因；
浓度相等时的反应速度之比，当η=1时，反应过程属于_______
控制，当η<1时，属于_______控制。
7. 当气体由下而上流过催化剂床层时，由于uOG的不同，床层经历
了 固定床 、流化床、 输送床 三个阶段。
8. 固定床反应器中，催化剂的表观密度是1000kg/m3,床层的堆积
密度是300 kg/m3,则床层的空隙率为 0.7 。
2、 均相反应动力学 单一反应的动力学方程
反应速率的定义： 化学反应速率是单位时间，单位反应体积内反应物的消耗量或产物
的生成量。
各反应速率间的关系： 当V恒定时，
= 即以各组分的摩尔浓度的变化速率来表示反应速率，上式仅适用于 分批式操作。 对连续操作（开放系统）
恒温恒容条件下 零级、一级、二级不可逆反应的动力学计算 （公式、特点）
数学期望：停留时间的数学期望就是物料在反应器中的平均停留时 间。
方差：方差是停留时间分布分散程度的量度。
理想置换和理想混合的方差？ 4、非理想流动 实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因 降低返混程度的措施 练习： 填空与判断：
1、 理想流动模型分为两种类型，即________和_________ 2、 返混专指________进入反应器的物料之间的混合 3、 说明下列反应器中的返混情况：
固定床中的传热过程及简化处理。 3、流化床反应器
流化床的压降计算；
对g-s系统
流化床反应器内的传热 影响流化床与外壁的给热系数大小的因素 流化床高及膨胀比
练习
1. 由于催化反应的吸附、脱附以及表面反应都是与催化剂表面直
接有关，故吸附控制、表面反应控制和脱附控制称为动力学控
制。
2. 单位体积的催化剂所具有的表面积称为形状系数。
3. 固定床的压力降由流道阻力和分布阻力所组成。
4. 固定床反应器主要分为_______式和_______式两大类。
5. 流体通过固定床的压力降主要是由于_______阻力和 _______阻
力引起，当流体流动状态为湍流时，以_______阻力为主。
6. 催化剂有效系数η是指_实际反应速度与催化剂内外表面温度、
9. 工业上，引进流化数k表示操作气速，流化数是指流化速度与临床中的传热实质上包括了_______、_______以及_______几
个方面。
11. 气流通过床层时，其流速虽然超过临界流化速度，但床内只形
成一条狭窄通道，而大部分床层仍处于固定床状态，这种现象
称为_______
期末复习提纲 反应器选型
1、 均相反应器的选型（管式反应器、釜式反应器的应用、特点、 结构、选型依据）
2、 非均相反应器的选型（气固相催化反应器：固定床反应器、流 化床反应器的应用、特点、结构、选型依据）
反应器的设计及优化 动力学基础
1、 基本概念 宏观动力学、本征动力学、化学动力学方程、均相反应、单一反应、复 杂反应、基元反应、非基元反应、转化率、反应分子数、反应级数、反 应活化能、催化作用的定义、催化剂的特征、组成及功能
13、下列属于非均相反应的是_______。
A. 乙酸乙酯水解
B. 氢气燃烧
C. HCl与NaOH的中和
D. 催化裂解
14、对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率_______。
A.
B.
C.
D.
15、对于一非恒容均相化学反应，反应产物B的化学反应速率_______。
A.
B.
C.
D.
理解下列术语：
比进料，则膨胀因子=_______。
A. 1/4
B. 2/3
C. –1/4
D. –2/3
6、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。
7、对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流）
8、在间歇反应器中进行等温二级反应A → B，，当时，求反应至所需
时间t=_______秒。（D）
10、反应A + B → C，已知，则反应级数n=_______。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
11、反应3A → P，已知，则反应级数n=_______。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
12、下列属于均相反应的是_______。
A. 催化重整 B. 催化裂解
C. HCl与NaOH的中和
D. 水泥制造
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
11、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调增大，则
最适合的反应器为_______。
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
12、 对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调下降，
多个串联连续操作的釜式反应器 解析法
图解法：已知CA0 、CAN （或XAN）、VRi，求N 。 连续操作釜式反应器的稳定操作 热稳定性的概念：反应器本身对热的扰动有无自行恢复平衡的能力。 有，则是热稳定性的；无，则是热不稳定性的。 热平衡： 热稳定
Qr=QC
其他条件不变，仅进料温度或进料流量变化对釜式反应器热稳定性的 影响。 半间歇操作的釜式反应器 工业应用 通常使用的几种半间歇操作形式 连续操作的管式反应器 基础计算方程式:
________两种，其中重要的是__________。 8、 连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用________的
操作。
理想反应器设计 1、反应器计算的基本内容及基本方程 2、各种反应器的设计计算 间歇操作釜式反应器： 特点 体积和数量计算 动力学计算法
或
间歇操作釜式反应器达到一定转化率需要的反应时间，只取决于过程的 反应速率，与反应器的大小无关。 连续操作釜式反应器： 基本特征：过程参数既不随时间变化，也不随反应器内部空间位置而变 化，各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。 单个连续操作的釜式反应器：
或
恒温恒容的管式反应器的计算： 零级反应：
一级反应：
二级反应：
反应器生产能力的比较 间歇釜式、连续管式、连续釜式生产能力的比较； 多个串联的连续操作釜式反应器的组合优化：掌握两釜串联，等温下进 行一级不可逆反应的优化问题； 自催化反应的组合优化：自催化反应的速率特征，自催化反应的组合优 化； 复杂反应的选择性 复杂反应选择性的定义： 掌握可逆反应和一级不可逆连串反应的浓度效应和温度效应，会根据动 力学分析选择最佳反应器型式或反应器组合方式，或适宜的投料方式。 练习： 1、某一反应要求反应物A浓度低、B浓度高对反应有利，应采用以下半 间歇操作形式中的______情况
6. 恒温恒容均相0级、1级、2级不可逆反应的积分式的应用
7. 如何判断一级反应？
8. 复杂反应有哪些类型？
9. 复杂反应中某一组分的生成速率如何表达？
流动模型部分
1、 基本概念
停留时间、返混
2、 理想流动模型
理想置换流动模型的特点
理想混合流动模型的特点
3、 理想反应器的停留时间分布及其性质（不要求）
A→产物（零级） A产物（一级） 2A 产物（二级） A+B产物（） A+B产物（） 恒温变容条件下： 膨胀因子的定义及涵义 恒温变容条件下0级、1级反应的动力学计算。 复杂反应的动力学方程
掌握可逆反应、平行反应、连串反应的动力学方程的表达 可逆反应： （一级反应）
（主） （副） 假设其均为一级不可逆反应，其微分速率方程：
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
9、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. 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
10、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
_______。
1. 间歇操作、半间歇操作、连续操作、化学反应速率、化学动力学
方程、均相反应、单一反应、复杂反应、基元反应、单分子反应、
反应级数
2. 按照结构原理特点，化学反应器可分为哪些类型？
3. 化学反应器有哪三种操作方式？各有什么特点？
4. 对于多组分单一反应系统，各组分的反应速率存在怎样的关系
5. 如何理解反应级数和活化能与反应速率的关系？
则最适合的反应器为_______。
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
13、对于反应，，；，，当＞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，所以，当＞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。
判断
1、对于吸热反应必须考查釜式反应器的热稳定性问题。
（主） （副） 反应物A的总反应速率为：
3、 非均相反应动力学 气固催化反应过程的一般步骤及控制步骤 兰格缪尔吸附模型及吸附等温方程（单组分不解离吸附、两组分不解离 吸附）
练习 填空、判断与选择 1、反应时间与初始浓度无关的是____级反应。 2、对反应级数大于1的反应，达到同样转化率，初始浓度提高，反应时 间增加。 3、对于反应级数小于1的反应，初始浓度提高时要达到同样转化率，反 应时间减少。 4、反应级数n≥l的反应，大部分反应时间是用于反应的末期。高转化 率或低残余浓度的要求会使反应所需时间大幅度地增加。 5、有几个反应同时进行，要用几个动力学方程式才能加以描述的称为 ______反应。 6、所谓双分子反应是针对基元反应而言的。 7、对非基元反应，反应级数等于化学反应式的计量系数。 8、反应级数只反映反应速率对______的敏感程度。级数越高，_______ 对反应速率的影响越大。 9、活化能只表明反应速率对________的敏感程度。活化能越大， ________对反应速率的影响越大。