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
7、２流化床得工艺计算
1、指根据已知气体流量及催化剂用量,计算反应器得床层内径以及反应器得床层高度。 1 初始流化速度:
－－颗粒开始流化时得气流速度
(气体向上运动时产生得曳力)=(床层体积)×(固体颗粒分率)×(颗粒密度),即:
?
将上式与固定床压降方程(E ｒg ｕn 方程)相结合,可得临界流化速度计算式。 ?
E ｒgu ｎ方程:(φs —颗粒外表面利用系数)
与考虑固定床压降时得方程对照:
可以瞧出所作简化、
前一项为粘滞力损失,后一项为动能损失、 合并两式并整理:
低雷诺数时,粘滞力损失占主导,忽略后一项:
? 解得:
高雷诺数时,动能损失占主导,忽略前一项:
高雷诺数时,动能损失占主导,忽略前一项: 解得
对中等雷诺数,两项都要考虑、
计算出临界流化速度后要进行验算,瞧雷诺数就是否在适用范围之内、
()()2g s g 3
p 2
mf g p 3mf s mf g p 3mf 2s mf 75.11150μρρρμρεφμρεφεg d u d u d -=???
? ?????? ??-＋
２ 逸出速度(终端速度):
当流体对颗粒得曳力与颗粒得重量相等,颗粒会被流体带走:
? CD--曳力系数 对于单颗粒,有半经验公式:
? 以上计算就是针对一个颗粒得,在流化床内由于颗粒间有相互影响,
故逸出速度由此速度值再加以校正而得。 ? ｕT =Fu ? Ｒe ＜1０时,F≈1
? Re ＞１０时,Re —F 见下图 ?
3 反应器内径得计算 V G :气流得体积流量ｍ3ｓ-1
ｄＴ:流化床内径m
u :气流得空塔流速m 。s －
1
可见,流化床得内径取决于气流得空塔气速,而流化床得空塔气速应介于初始流化速度(也称临界流化速度)与逸出速度之间、即维持流化状态得最低气速与最高气速之间。 4、浓相段高度得计算
催化剂在床层中堆积高度称静床层高度(L 0)。在通入气体到起始流化时,床高L mf ≈L 0、若继续加大气量,床层内产生一定量得气泡,浓相段床高(L f )远大于静床层高度。
关于浓相段床高得计算通常用计算床层空隙率(εf )来获得、 令床层膨胀比Ｒ 5、 稀相段床高得估算
稀相段也称分离段,主要就是用来保证床内因气泡破裂而挟带固体颗粒重新回到浓相段所需空间。
稀相段床高可由化工原理中非均相分离过程计算而得,也可由下述经验方程估算。
阿基米德数可整理成2
3
2
)(,3
4:μρρρ-==p p ep D g d Ar Ar R C ()()()2
1g s p D 3
122g s 21D g s 2p D 52.520000
Re 50043.02254500Re 2Re 10
182Re Re
24
???
?
??-=<<=???
?
??-=<<=-=
<=
ρρρρμρρμ
ρρd u C d g u C g
d u C p 对应
对应对应
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。
化工原理课程设计管壳式换热器汇总
化工原理课程设计管壳式换热器汇总 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
设计一台换热器 目录 化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格 工艺计算 1. 核算总传热系数 2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 99000吨/年苯 五、设计要求： 1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。 4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 1.设计概述 热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为
2018届 管道阻火器 课程设计
中北大学 课程设计说明书 学生姓名:学号： 1404 学院: 环境与安全工程学院 专业: 安全工程 题目: 乙烯/空气混合气体管道波纹阻火器设计 指导教师：职称:讲师 2018年1 月14日
目录 1 概论 (1) 2 机械阻火器 (2) 2.1 阻火器的工作原理 (2) 2.2 阻火器的种类 (4) 2.3 阻火器主要应用场所 (4) 2.4 阻火器特点 (5) 3 波纹型阻火器（乙烯/空气）设计 (6) 3.1 GZW-1型波纹型阻火器 (6) 3.2波纹型阻火器结构 (8) 3.3阻火器结构设计 (9) 3.4阻火器性能测试 (15) 4课程设计总结 (16) 参考文献 (17)
1概论 爆炸阻隔是一种利用隔爆装置将设备内发生的燃烧或爆炸火焰实施阻隔，使之无法通过管道传播到其他设备中去的一种防爆技术措施。隔爆技术措施按作用机制不同，分为机械隔爆和化学隔爆两种类型，隔爆装置主要有工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等几种类型。工业阻火器又分为机械阻火器、液封阻火器和料封阻火器等类型，主要用于阻隔燃烧和爆炸初期火焰蔓延；主动式隔爆装置通过传感器探到的爆炸信号实施制动；被动式隔爆装置则依靠爆炸波本身引发制动。本次设计产品为波纹型阻火器（乙烯/空气），为机械阻火器的一种。阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃、易爆物料的设备、管道、容器内，或者阻止火焰在设备和管道闻蔓延。 乙烯极易发生氧化爆炸，当乙烯气体浓度达到爆炸极限，遇到点火源，便可发生氧化爆炸。乙烯在空气中爆炸浓度范围大约为2.74～36.95%（体积）。同时乙烯爆炸所需点火能很低，约0.096 mJ。此外乙烯具有分解爆炸特性，其分解过程不需要助燃剂氧气的参与。一旦局部气体过热使少量气体分解而波及剩余气体，短时间内气体急剧膨胀并且放出大量热量，最终导致爆炸发生[1]。故通过高效、经济的阻火器来阻止乙烯爆炸，或进行爆炸阻隔很有必要。 防火、灭火技术是防火防爆课程的主要研究内容之一，通过本设计，进一步学习防火、灭火的基本理论知识，掌握各类阻火器的工作原理、规格、用途、效能以及使用方法。
化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案
化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案 篇一：化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章华东版3-1 解：cA0kt?xA1?xA ?1把数据代入得cA0k?0.2min 当xA=0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt （式A）把xA=0.75和t=10min代入解得cA0k?0.1 再把t=30min代入（式A）解得xA=1.25 所以，转化率应为 1 3-3 解：设反应动力学方程为：? 则?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt，且cA0=1 ?1?0.8??1??n?1?k8因此有 1?n?1?0.9??1??n?1?k18 解得：n=2;k=0.5L/mol·min 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（注意进料中水的浓度cS0不为0）。 2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： -11?n cA?cA0?1?xA? cB?cB0?cA0xA cR?cA0xA cS?cS0?cA0xA 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt 4）计算转化率达35%所需的时间为 t??0.35 0dxA ?627.93?1010.2?20.1xA?2.58xA上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为 t?7153s?2h 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m3 3-5 1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：21.1512xAe?0.219 1.1511?xAe48.76?1.151xAe化简整理上述方程并求解得xAe?90.8% 2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min 3）此时各组分的浓度为酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L；反应物系的组成为酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6 对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。所以，对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1）列出反应器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA? 将反应动力学方程代入，整理后可得xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式（A）2）对上式求导，并令导数为零 ?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA?? ?2dT?1??k?k?????? dkkE将上式展开，并将代入，化简后可得 ?2dTRT ???E2E1?ln?? RT?k20?E2?E1? 于是Topt??E2 ??E1Rln??k?E?E2021????12405 ?325K
《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
水污染控制工程课程设计
中北大学
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名： 学 专 题 院： 业：
郭凯旋
学 号： 化工与环境学院 环境工程
0804014209
目：流量为 8000 m3/h 的城市污水 A2/O 法 脱氮除磷工艺设计
指导教师： 指导教师：
晋日亚
职称: 职称:
副教授
2011 年 5 月 27 日
中北大学
课程设计任务书
2010~2011 学年第 二 学期
学 专
院： 业：
化工与环境学院 环境工程 郭凯旋
3
学 生 姓 名：
学 号： 0804014209
2
课程设计题目：流量为 8000 m /h 的城市污水 A /O 法 脱氮除磷工艺设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 5 月 16 日～5 月 27 日 环境工程系 晋日亚 王海芳
下达任务书日期: 2011 年 5 月 16 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
通过课程设计，进一步强化水污染控制工程课程的相关知识的学习，初步掌握污水 处理中常见构筑物的设计方法、 设计步骤。 学会用 CAD 软件绘制构筑物的基本设计图纸。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
原始数据与基本参数： 原始数据与基本参数： 设计污水流量： 8000 m3/h； z： COD： mg/L， K 1.3， 300 BOD5： 200mg/L； 170mg/L； SS： TN：20mg/L；TP：6 mg/L，水温：10～25℃，处理后二级出水 BOD5：25mg/L；SS： 30mg/L；TN＜5mg/L,TP≤1 mg/L。其它参数查阅相关文献自定。 设计内容和要求： 设计内容和要求 ①计算 A2/O 法脱氮除磷的工艺参数； ②A2/O 法脱氮除磷的工艺构筑物的图纸详细设计。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
（1）课程设计说明书一份； （2）说明书内容包括： ①A2/O 法脱氮除磷的工艺在水处理中的作用说明； ②根据给出参数对 A2/O 法脱氮除磷的工艺各部分尺寸的详细计算过程； ③设计图纸（CAD 绘图）规范，图纸包括整体图和局部图的设计，计算尺寸要在图 中相应的位置标明； ④单位要正确，参考文献必须在说明书中相应的位置标注，语言流畅、规范。 （3）工作量：两周
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 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_______ 化学工程与工艺专业培养方案 （工学，化学工程与工艺，081301） 一、培养目标 以国家建设和社会需求为导向，本专业培养具有高度的社会责任感和良好的职业道德，良好的人文社会科学素养和健康的身心素质，具备化学、化学工程与技术及相关学科的基础知识，基本理论和基本技能，具有较强的工程实践能力和创新意识的高素质应用型工程技术人才。毕业后可在化工、能源、资源、冶金、材料、轻工、医药、食品、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产运行与技术管理等工作。 二、培养要求 本专业培养的基本要求是所培养的学生能够适应科技进步和社会发展需要，适应改革开放和社会主义经济建设需要，除了掌握扎实的化工基础及专门知识以外，还要熟悉与该化工领域有关的一个专业方向知识。本专业设高分子化工和能源化工两个方向。其中高分子化工方向应具有扎实的高分子合成、加工与管理的相关知识、能力和素质；能源化工方向应具有较强的能源与环境等方面的知识、能力和素质。 三、培养标准 本专业的培养规格分为知识、能力与素质三大方面，共计15条培养标准。 1. 知识要求 （1）具有较扎实的数学和自然科学基础，了解现代物理、信息科学、环境科学、心理学的基本知识，了解当代科学技术发展的其他主要方面和应用前景； （2）熟练掌握一门外国语；掌握现代计算机技术应用与编程，具有应用计算机技术进行工程表达的能力； （3）掌握化学工程、化学工艺学科的基本理论、基本知识和工程基础知识，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； （4）具有一定人文、社会科学基础、科学文献检索和文学表述能力； 识，对本专业范围的科学技术新发展及其动向有一般的了解。 2．能力要求 （1）具有较强的自学能力、具有综合应用各种手段(包括外语)查取资料、获取信息的基本能力；具有应用语言、文字、图件进行工程表达和交流的基本能力；至少掌握一门计算机高级语言，具有计算机应用、主要测试和试验仪器使用的基本能力； （2）具有本专业所必须的实验、测试、计算机应用等技能，掌握化工装置工艺与设备的设计方法、化工过程模拟优化方法，具有对新工艺、新技术、新设备、新产品进行研究、开发、设计和模拟放大的初步能力； （3）具有较强开拓创新精神，初步掌握一门外语，能比较熟练地阅读本专业外文书刊，了解本学科国际前沿性的科学技术最新发展动态，具有一定的创新性思维和科技研究能力； （4）具有综合应用知识的能力，能够进行化工设计、应用和管理；经过一定环节的训练后，具有初步的科学研究或技术研究、应用开发等创新能力； （5）具有综合应用各种手段（包括外语）查询资料、获取信息、拓展知识领域、继续学习的能力。 3．素质要求 （1）热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理；愿为社会主义现代化建设服务、为人民服务；有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦求实、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德； （2）热爱本专业，比较系统地掌握本专业所必需的自然科学基础与技术科学基础的理论知识，具有一定的专业知识和相关的工程技术知识和技术经济、工业管理知识，对本专业学科范围内的科学技术新发展及其动向有一般了解； （3）具有较好的文化素质和心理素质以及一定的修养。积极参加社会实践，走正确的成长道路，受到必要的军事训练，能够同群众结合，理论联系实际，实事求是，热爱劳动； 华东版-- 4-1 解：由反应可知膨胀率为：2111 A ε-== 反应速率可写成：()1111A A A A A A x x p p r k k RT x RT x ε??---== ?++?? 00A p F v RT = 反应器容积可写成： 00001111Af Af x x A A A A A A A F v x x RT V dx dx k p x k x ++==--?? ()00003 210.8/36000.8/36000.52ln 0.50.4/36000.4/36001.77Af Af x x A A A v v V dx dx k k x V m -=- --=-?-?=?? 4-2 由反应可知膨胀率为：320.52 A ε-== 反应速率可写成：()11110.5A A A A A A x x p p r k k RT x RT x ε??---== ?++?? 反应器容积可写成： []000000003 10.51111 1.5210.40.0082049730.50.8 1.5ln 0.20.970.160 32.92 2.01 1.1Af Af Af Af x x A A A A A A A x x A A A A A F v x x RT V dx dx k p x k x F F RT RT V dx dx k p k p x V m ++==---=- --??=-?-??=?=?? ?? 4-3 解： ()() ()0311ln 110.980.19.92105ln 0.9812473A A A A A M x c k M M x x x s τττ-+-=+--??=--= 4-4 解：0.900A A A dx c kp τ=? A A p c RT = 膨胀率为：320.52 A ε-== () 0110.5A A A A c x c x -=+ 所以： ()()()0.9000.9010.511 1.5ln 10.513.2A A A A A A x c dx kRT x x x kRT s τ+=-=---∣??? ?=? 4-5 解： () ()00630030011ln 10.294100.312.88.314828 1211ln ln 18.210.2712.810.95 R A A A A A A R A A V F kc x p c mol m RT F V m kc x -=-??===??===-?- 4-6 解：假设反应为二级反应，则011A A k c c τ-= 把数据代入，可得： 1124;10.041 k k -== 114;10.21 k k -== 11;10.51 k k -== 《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 《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) 化学反应工程课程设计题目年产80000t乙酸乙酯间歇釜式反应器设计系别化学与化工学院 专业应用化学 学生姓名 学号年级 指导教师职称副教授 2013 年 6 月20 日 一、设计任务书及要求 1.1设计题目 80000t/y 乙酸乙酯反应用间歇釜式反应器设计 1.2设计任务及条件 （1）反应方程式： )()()()(2523523S O H R H C O O C CH B OH H C A COOH CH +?+ （2）原料中反应组分的质量比：A ：B ：S=1：2：1.35。 （3）反应液的密度为1020kg/3m ,并假设在反应过程中不变。C 100?时被搅拌液体物料的物性参数为： 比热容为13.124-??=K mol J C p ，导热系数()C m W ??=/325.0λ，黏度 s Pa .101.54-?=μ。 （4）生产能力：80000t/y 乙酸乙酯，年生产8000小时，，每小时生产10t,乙酸的转化率为40℅。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h 。 （5）反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下： ()K c c c c k r S R B A A /1-= 100℃时，min)./(1076.441mol L k -?=，平衡常数K =2.92。反应器填充系数可取0.70-0.85。乙酸乙酯相对分子质量88；乙酸相对分子质量60；乙醇相对分子质量46；水相对分子质量18。 （6）最大操作压力为10.4P MPa =。加热的方式为用夹套内的水蒸汽进行电加热。 1.3设计内容 1、物料衡算及热量衡算； 2、反应器体积计算及高径比、直径等参数确定； 3、反应搅拌器设计； 4、其他配件； 5、带管口方位图的设备条件图绘制（不用绘制零件图，不用达到设备装配图水平）； 6、设计体会； 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。化学反应工程复习题 (1)
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化学反应工程原理(华东理工大学版)第四章答案
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