全混流反应器(CSTR)
理想混合连续搅拌釜式反应器CSTR
VRi C Ai-1 - C Ai x Ai - x Ai-1 τ = = C A0 i ≡ V0 (-rAi ) (-rAi )
VR=ΣVRi 检验：i=1 n=1
i
C A0 C A1 C A0 xA (rA )1 (rA )
求解方法
解析法
按不同的反应动力学方程式代入依次逐釜进行计算，直至达到要求的 转化率为止。 例题讲解。
图解法
适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二级反应，但只适于（rA）能用单一组分表示的简单反应，对复杂反应不适用。
步骤： 1、作出（-rA）-CA曲线
2、从起点CA = CA0出发，以-1/τ1为斜率作直线，交曲线于一点，即第
一釜的操作状态CA1 3、过点(CA1 0)以-1/τ2为斜率作直线,与曲线交点为第三釜操作点.… 4、过点(CAN-1,0)以-1/τN为斜率作直线,与曲线交点为第N釜操作点CAN. 则出口转化率XAN=1- CAN / CA0 若已知CA0 、CAN 、N，求VR需用试差法。 若各釜体积相同，则各直线斜率相同。
单个连续操作釜式反应器（1－CSTR）
基础设计式
[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量] 0 = FA0 Δτ - FA0 （1-xA’）Δτ-(- rA ) VR Δτ
VR x A FA 0 ( rA )
物料的平均停留时间：
VR x A C A0 V0 ( rA )
求解方法解析法由于反应器中的反应速率恒等于出口处值，因此结合反应动力学方程， 将出口处的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础 设计式即得。 如：恒温恒容不可逆反应 n=0 n=1
1 C A 0 x A k
化工工程师招聘笔试题与参考答案(某大型央企)2025年
2025年招聘化工工程师笔试题与参考答案(某大型央企)(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、在化学反应工程中，对于一级不可逆反应，在相同条件下，下列哪种反应器能达到最高的转化率？A、活塞流反应器(PFR)B、全混流反应器(CSTR)C、间歇式反应器(BR)D、平推流反应器(PFR)与全混流反应器(CSTR)串联使用2、下列哪种物质在化工生产过程中通常作为热交换介质？A、水银(Hg)B、水(H₂O)C、液氮(N₂)D、盐酸(HCl)3、在化工生产中，下列哪种设备主要用于分离混合物中的不同组分？A. 离心机B. 蒸馏塔C. 筛分机D. 压滤机4、下列关于化工催化剂的描述，不正确的是：A. 催化剂能改变反应速率，但不改变反应的平衡常数B. 催化剂在反应过程中不参与化学变化C. 催化剂能提高反应的选择性D. 催化剂在反应结束后会被消耗5、在化学反应工程中，对于一级不可逆反应，在相同条件下，下列哪种反应器能达到最高的转化率？A、间歇式反应器（BR）B、活塞流反应器（PFR）C、全混流反应器（CSTR）D、平推流反应器（PFER）6、在化工生产过程中，为了提高产品的纯度，通常会使用精馏塔分离混合物。
如果要分离两种挥发性相差较大的液体组分，理论上最少需要几个理论板？A、0个B、1个C、2个D、3个以上7、在化工生产中，下列哪种设备主要用于蒸发水分，提高溶液的浓度？A. 反应釜B. 蒸馏塔C. 转鼓过滤器D. 蒸发器8、下列哪种物质在化工生产中常用作催化剂？A. 氯化钠B. 二氧化硅C. 碳酸钙D. 硫酸铜9、在化学反应工程中，对于一级不可逆反应，其反应速率与反应物浓度的关系是怎样的？A. 反应速率与反应物浓度成正比B. 反应速率与反应物浓度的平方成正比C. 反应速率与反应物浓度无关D. 反应速率与反应物浓度的平方根成正比 10、在连续操作的精馏塔中，若进料板以上为精馏段，进料板以下为提馏段，则进料板的位置如何确定？A. 进料组成与塔底产品组成相同时的位置B. 进料组成与塔顶产品组成相同时的位置C. 进料组成与回流液组成相同时的位置D. 进料组成与两段气液相组成最接近时的位置二、多项选择题（本大题有10小题，每小题4分，共40分）1、化工工程师在项目设计中，以下哪些因素需要综合考虑以实现最优的工艺流程设计？（）A、原料的物理化学性质B、设备的安全性和可靠性C、工艺的能耗和经济效益D、操作人员的技能水平E、环境保护要求2、在化工生产过程中，以下哪些措施有助于提高生产效率和质量？（）A、优化工艺参数B、提高设备运行效率C、加强生产过程的自动化控制D、定期进行设备维护保养E、增加操作人员数量3、以下哪些设备属于化工工艺中的分离设备？（）A、压缩机B、蒸发器C、结晶器D、搅拌器E、过滤器4、在化工设计中，以下哪些因素会影响设备选型？（）A、物料的性质B、生产规模C、操作条件D、经济成本E、安全法规5、以下哪些是化工工程师在项目设计阶段需要考虑的关键因素？（）A、原料的物理和化学性质B、设备的选择与规格C、工艺流程的优化D、安全与环境保护要求E、项目的经济效益6、以下哪些是化工生产中常见的自动化控制系统？（）A、SCADA系统B、DCS系统C、PLC系统D、HMI系统E、MES系统7、以下哪些物质属于无机高分子化合物？A. 聚乙烯B. 聚丙烯C. 聚氨酯D. 氯化聚乙烯E. 聚苯乙烯8、在化工生产过程中，以下哪些操作可以降低设备腐蚀的可能性？A. 使用耐腐蚀材料B. 控制介质的温度和压力C. 定期进行设备维护和清洗D. 使用缓蚀剂E. 增加介质的流速9、以下哪些是化工工艺设计中常见的节能措施？A. 优化工艺流程B. 采用节能型设备C. 提高原料的利用率D. 减少废物的排放 10、在化工生产过程中，以下哪些属于安全控制措施？A. 定期进行设备维护和检修B. 建立健全应急预案C. 对从业人员进行安全培训D. 加强现场安全管理三、判断题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、化工工程师在进行设备设计时，应当优先考虑设备的成本因素，而不应过分关注其安全性能。
理想混合连续搅拌釜式反应器(CSTR)
理想混合状态
物料在反应器内达到完全混合，不存在浓度和温度 的梯度分布。
反应器内各点的物料性质（如浓度、温度等）完全 相同，且随时间保持不变。
在理想混合状态下，反应器的性能达到最优，反应 效率和产物质量得到保证。
03
CSTR反应器的数学模型
物料平衡方程
进入反应器的物料流量与离开 反应器的物料流量相等，即输 入等于输出。
用于连续加入反应物和排出产物，实现连续化生产 。
工作流程
01
02
03
04
物料进入
反应物通过进料口连续加入反 应器内。
充分混合
在搅拌装置的作用下，物料在 反应器内充分混合，达到浓度 和温度的均匀分布。
反应进行
在适宜的反应条件下，物料在 反应器内进行化学反应。
产物排出
反应完成后，产物通过出料口 连续排出反应器。
100%
平均停留时间
表示物料在反应器内的平均停留 时间，影响反应器的生产能力和 产品质量。
80%
停留时间分布曲线
通过实验测定，可直观反映反应 器内物料的停留时间分布情况。
转化率与选择性
转化率
表示原料在反应器内转化为产 品的程度，是衡量反应器性能 的重要指标。
选择性
表示在给定转化率下，生成目 标产物的能力，反映反应器的 选择性能。
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缺点与挑战
能耗较高
连续搅拌过程需要消耗大量能量，导致CSTR反应器的能耗相对较 高。
设备复杂度高
CSTR反应器结构复杂，涉及搅拌、传热、传质等多个过程，设备 设计、制造和维护难度较大。
放大效应
在将实验室规模的CSTR反应器放大至工业生产规模时，可能会遇到 放大效应问题，影响反应器的性能和产物质量。
§84全混流反应器
VRLeabharlann kCA20 (1 qV C A0 x A x A )2 (CB0 0.5C A0 xA )
0.0025
0.028 / 60 60 2(1 0.6)2 (3 0.5 2 0.6)
0.146 m3
• 9题，解（1）
VR
qV C A0 x A kCA0 (1 x A )
14.4 0.8 24 60 0.0806 (1 0.8)
（1）
t k CA0
x (1
A
x
A
)
2
0.5 kCA0 0.52
1 0.5k CA0
VR=qVt，VR2=6VR，6VR=6qVt=qVt2
6qV
qV xA
0.5kCA0 kCA0 (1 xA )2
xA2 25 xA 12 0
∴ xA 0.75
2020/6/17
8
• 另解：
6VR
xA
qV (C A0 C A ) (rA )VR
t VR CA0 CA
qV
rA
(2)
将 C A C A0 (1 xA )
代入（2）
t VR CA0 xA
(3)
qV rA
2020/6/17
4
t— 空间时间，因为是定容过程，∴又称为逗
留时间，因为物料质点在反应器的停留时间
长短不一，所以称为平均逗留时间。
• 因为流动情况不同，根据PFR的特点，有以下关
系式，
t3
CA3 CA0
dCA kCA2
1 1
k
CA3
1 CA0
kt3C A0
C A0 C A3
1
2
∴
C A3 1
cstr混合方式 -回复
cstr混合方式-回复什么是cstr混合方式？CSTR，即完全搅拌反应器，是一种化工生产中常用的反应器类型。
它被广泛应用于液相和气液相反应过程中，特别适用于高速转化反应和连续操作模式。
CSTR混合方式的主要特点是在反应器内部，通过机械搅拌或气体的循环使反应物在整个反应过程中保持均匀混合状态。
这种混合方式的优点在于能够提供良好的反应速度和高产品产率。
CSTR混合方式的工作原理是将反应物通过进料管道输送到反应器内部，然后在反应器内进行搅拌或循环使反应物均匀混合。
反应过程中，反应物在反应器内停留的时间相对较短，因此可以进行连续生产。
在CSTR混合方式中，反应物的浓度和产物的浓度在反应器内部是均匀分布的，反应速率常常受到温度和浓度的影响。
对于CSTR混合方式，有几个关键参数需要考虑。
首先是反应速度常数k，它可以通过实验测定得到。
k值越大，反应速度越快。
其次是反应物的浓度C，它决定了反应速率。
当反应物的浓度较高时，反应速率较快。
此外，还需要考虑反应器的体积V，体积越大，反应物停留的时间越长，反应物的转化率也会相应增加。
CSTR混合方式的优点之一是能够适应不同反应物和反应条件的需求。
它可以用于液相反应和气液相反应，并且很容易进行规模化生产。
此外，CSTR混合方式还具有稳定的反应过程和良好的产品质量控制能力。
然而，CSTR混合方式也存在一些局限性。
由于反应物在反应器内的停留时间较短，可能导致反应转化率较低。
此外，由于反应物在反应器内部均匀分布，不同组分的物质可能会发生竞争反应，从而降低了所需产物的选择性。
针对CSTR混合方式的局限性，在实际应用中可以采取一些措施进行改进。
例如，可以通过调节反应物的进料量和反应器的体积，以使反应物停留的时间延长，从而提高反应物的转化率。
此外，还可以通过添加催化剂或控制反应物的浓度来改善所需产物的选择性。
总而言之，CSTR混合方式在化工生产中具有广泛的应用前景。
它通过机械搅拌或气体循环的方式，保证了反应物在反应过程中的均匀混合状态，提供了良好的反应速率和高产率。
cstr标识 累计解析量
cstr标识累计解析量CSTR标识累计解析量为标题CSTR（Continuous Stirred Tank Reactor，连续搅拌槽反应器）是一种常见的化学反应器。
在化学工业中，CSTR被广泛应用于液相反应的控制和生产过程中。
累计解析量指的是在CSTR中反应物的解析量随时间的增加而积累的总量。
在CSTR中，反应物首先被加入到反应器中，然后通过搅拌使其充分混合。
在反应过程中，反应物发生化学反应，生成产物。
同时，反应物也会被解析，从而使反应物的浓度逐渐减少。
CSTR中的累计解析量与反应物的初始浓度、反应速率常数、反应时间等因素有关。
在理想情况下，CSTR中的反应物浓度会随着时间的推移呈指数衰减，直到达到平衡状态。
而累计解析量则是在反应过程中，反应物浓度与时间的乘积累加得到的。
CSTR中的累计解析量可以通过数学模型来计算。
根据质量守恒定律和反应动力学方程，可以建立CSTR的数学模型，从而计算出累计解析量。
在实际应用中，可以使用数值方法或计算机模拟来求解CSTR 中的累计解析量。
CSTR的累计解析量对于反应过程的控制和优化具有重要意义。
通过调节反应物的初始浓度、反应温度、反应时间等参数，可以影响累计解析量的变化趋势。
合理地控制累计解析量可以提高反应的效率和产物的纯度，同时减少副反应和废物的生成。
除了在化学工业中的应用，CSTR的累计解析量也在其他领域有着广泛的应用。
例如，在生物工程中，CSTR常用于微生物培养和发酵过程的控制。
通过监测累计解析量，可以评估微生物的生长情况和产物的生成情况，从而指导生产过程的调控和优化。
CSTR的累计解析量是反应过程中一个重要的指标。
它反映了反应物的解析情况，并对反应过程的控制和优化具有重要意义。
通过合理地调节反应条件和控制累计解析量，可以提高反应的效率和产物的质量，从而实现工业生产的可持续发展。
化学反应工程全混流
FA0 v0C A0 C A0
rA
或
VR v0
C
A0
xA2 rA
xA2
CA0 CA
rA
τ为空时，是反应器的有效容积与进料流体的容积流速比值
反应工程中常用于表示时间概念的还有：
◆反应时间t：反应物从进入反应器后从实际发生反应起 到反应达某一程度（如某转化率）时所需的时间
◆停留时间：它是指反应物从进入反应器的时刻算起到它 们离开反应器的时刻为止在反应器内共停留的时间， 对于分批式操作的釜式反应器与理想平推流反应器， 反应时间等于停留时间，而对于存在返混的反应器， 则出口物料是由具有不同停留时间的混合物，即具有 停留时间分布的问题，工程上常用平均停留时间来表 示。
3、设计方程式的应用
★零级反应
AP
(-rA)=k
VR CA0 xA CA0 xA CA0 CA
v0 (rA )
k
k
或:
xA
k
C A0
或 : C A C A0 k
(注 :以上是 A 0的等分子反应)
若 A 0
xA
CA0 CA
CA0 ACA
或
CA
CA0 1 xA
1 AxA
将上式代入设计方程得:
C A0 (C A0 C A ) 或 C A0 xA (1 A )
k(C A0 AC A )
k(1 A xA )
★一级反应
AP (-rA)=kCA
对于任意εA值
VR C A0 xA xA (1 A xA ) C A0 (C A0 C A )
1810L
总有效容积：VR=VR1+VR2=3170L。
很明显，达到相同转化率时，两釜串联的有效容积要比 单釜（7230L）的要小得多，为什么？请思考！
5.全混流反应釜
第四节 循环反应器的体积计算
对于单程转化率不高的情况，为提高原料的利用 率，将反应器出口物料中的产品分离后再循环进入反 应器入口，与新鲜原料一起进行反应。
设循环物料与新鲜原料量之比为循环比ψ ψ = Qr / Q0
′ Q0 , CAi , xAi
计算混合点后的转化 率
′ Q0 = Q0 + Qr
{X = 0}
表示取出的产品全是正品这一随机事件； {X ≥ 1} 表示取出的产品至少有一件这一随机事件．
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随机变量及其分布
例4
§1 随机变量
上午 8:00～9:00 在某路口观察，令： Y：该时间间隔内通过的汽车数． 则 Y 就是一个随机变量．它的取值为 0，1，…． {Y < 100} 表示通过的汽车数小于100辆这一随机事件； 表示通过的汽车数大于 50 辆但不超过 100 辆这 一随机事件． 注意 Y 的取值是可列无穷个！
第五节 多釜串联反应器
一、 并联 按单釜计算方法 计算每个釜的体积或 转化率。出口总转化 率是两个釜转化率的 加权平均值。
二、串联
1 解析法（恒容系统） 单一反应 作第P个釜，A组分 的物料衡算，有：
rA2 CA0 Q0 CA1 rA1 CA2
Vp =
Q0 ( CAp−1 − CAp ) −rAp
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{ 50 < Y ≤ 100 }
随机变量及其分布
例5
§1 随机变量
观察某生物的寿命（单位：小时），令： Z：该生物的寿命． 则 Y 就是一个随机变量．它的取值为所有非负实 { Z ≤ 1500} 数． 表示该生物的寿命不超过1500小时这一随机事 件． { Z > 3000 } 表示该生物的寿命大于 3000小时这一随机事件． 注意 Z 的取值是不可列无穷个！
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例题
对于一级不可逆反应方程：
A → B , rA = kcA
在全混流反应器完成上述一级反应，如k＝ 0.01s－1，体积流量为10-3 m3s-1，试计算转化 率达到30%时所用的反应时间。
间歇反应器t＝35.7s 平推流反应器τ＝35.7s 全混流反应器τ＝42.9s
全混流反应器对完成同样的转化率所需的反应器 体积和停留时间都比平推流和间歇反应器大。 体积和停留时间都比平推流和间歇反应器大。
FA0 = vT c A0
FA = vT c A
rAV
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FA0 = FA + rAV
FA0 − FA rA = V
全混流反应器的设计方程不是微分格式，这不 同于平推流反应器和间歇反应器。平推流需要 微分形式来描述组分随空间的变化，间歇反应 器组分随反应时间的变化。相反，CSTR方程 其组分不随时间和空间变化。因此，反应组分 不随时间和空间变化，那么全混流行为还是反 应器？回答呢：问题在于新鲜的物料是连续的 引入到反应器内，因为完全混合是一个瞬间变 化，因此反应组分也是瞬间发生变化的。
CSTR的体积计算 的体积计算
n n FA0 − FA FA0 x A FA0 x AvT FA0 x AvT V= = = = n n n n rA kc A kFA kFA0 (1 − x A )
反应为一级反应
V 1 xA τ= = vT k 1 − x A
kτ xA = 1 + kτ
全混流反应器
全混流反应器（CSTR）
操作特点
反应物料和产物流速恒定； 反应流体在反应器内是完全混合的，故在反应 器内时具有均一的温度和组成，且与从反应器 流出的物料的温度和组成是一致的 当反应流体的密度是恒定时，则流出和流入 反应器的容积流速v是相同的 反应器内的反应速率亦维持恒定。
物料衡算
单位时间进入 单位时间流出 单位时间反应器中 单位时间反应器中 ＋ 反应器A的量 ＝ 反应器A的量 ＋ 反应掉A的量 A的累积量
xA = 1 − e
− kτ
平推流反应器
3.5平推流反应器和全混流反应器 对比
正级数反应
x Ae
负级数反应
VPFR = FA0 ∫
0
dx A rA
VCSTR
x Ae = FA0 rA
例题
某液相反应 A+B→R+S，其反应动力学表达式 为 rA＝kcAcB，T＝373K时，k=0.24 m3kmol/min。今要完成一生产任务，A的处理 量为 80 kmol/h，入口物料的浓度为cA,0=2.5 kmol/m3，cB,0=5.0kmol/m3，要求A的转化率 达到80％，问：①若采用活塞流反应器，反应 器容积应为多少m3？③采用全混流反应器，反 应器的容积应为多少m3？