化学反应工程第四版陈甘棠答案
化学反应工程_备课笔记
绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的，工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。
图1是以天然气或石脑油为原料生产合成氨的工艺过程。
图2每个化工产品的工艺过程是不同的，但有共同的特点：1，工艺过程是由设备、管道、阀门和控制仪表组成的；2，化工设备分为两大类（1）不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应，只改变物料的状态，物理性质，不改变其化学性质。
图中的鼓风机、泵、换热器、冷却塔和贮槽中没有化学反应发生，只有物理过程，是不含化学反应的设备。
在鼓风机和泵中只有能量的转换，从中能转换成机械能，输送物料；在换热器和冷却塔中只改变物料的温度，物料的化学性质没有起变化；贮槽只是起贮存物料作用（2）化学反应器在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。
物料在反应器中发生了化学反应，物料性质起了变化。
可见，化学工业生产是由物理过程和化学反应过程组成的，其中化学反应过程是生产过程的关键。
化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应，是化工生产的核心设备。
“化学反应工程”的研究对象是工业规模的化学反应器。
二、《化学反应工程》任务“化学反应工程”于50年代初形成，是化学工程的一个分支。
1957年如开了第一次欧洲化学反应工程伎议，会议确定了化学反应工程的研究内容和任务。
“化学反应工程是化学工程的一个部分，它是科学的一个分支，它还处在发展阶段。
它的目的在于控制工业规模的化学转化率并最终达到恰当和成功的反应器设计。
有各种因素对反应器设计起着重要作用，如流动现象、质量和热量传递以及反应动力学。
首先必须对这些因素了解，工业规模反应器的开发只能从上述因素间的关系和相互作用中得到了解”。
化学反应工程的任务是研究化学反应器中质量和热量的传递过程、流动状况和反应动力学，最终目的是设计化学反应器。
三、化学反应器的特点考察CO变换反应：CO + H2O CO2+ H2反应在固定床变换炉中进行，变换炉中装有固体催化剂，反应过程如下：CO 、 H2O由气相主体到达颗粒外表面；CO 、 H 2O 由颗粒外表面到达颗粒内表面； CO 、 H 2O 在颗粒内表面上起反应；CO 2 、 H 2由颗粒内表面到达颗粒外表面； CO 2 、 H 2由颗粒外表面到达气相主体。
聚合反应工程基础(全套课件567P)
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶 的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物 低/齐聚物 （Oligomer） 高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯 甲酯
聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
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□其他□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流化床反应过程的计算教学目的、要求(分掌握、熟悉、了解三个层次)::1、掌握流化床的基本概念;２、掌握流化床的工艺计算;教学重点及难点:重点:固定床催化反应器的特点、类型和设计要求。
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流化床的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的操作。
固体颗粒层与流体接触的不同类型:7、1、1流化床的基本概念1）当通过床层的流体流量较小时,颗粒受到的升力(浮力与曳力之和)小于颗粒自身重力时,颗粒在床层内静止不动,流体由颗粒之间的空隙通过。
此时床层称为固定床。
讲解2）随着流体流量增加,颗粒受到的曳力也随着增大、若颗粒受到的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、前后的激烈运动,这种现象被称为固体的流态化,整个床层称为流化床、曳力(表面曳力、形体曳力)曳力是流体对固体的作用力,而阻力是固体壁对流体的作用力,两者是作用力与反作用力的关系。
表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起,形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力部分引起、３)。
流化床类似液体的性状(a) 轻的固体浮起;(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的优点(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) 颗粒能够在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有估计在床层之间传递;(4) 宜于大规模操作;(５) 气体和固体之间的热质传递较其它方式高;(6) 流化床与床内构件的给热系数大、浓相段和稀相段(P18５-１86)1)、当流体通过固体床层的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度(p188),颗粒在气流作用下悬浮于床层中,所形成的流固混合物称为浓相段。
化学反应工程课件
3、简化模型的要求：
（1）不失真； （2）能满足应用的要求；
（3）能适应当前实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值； （4）能适应现有计算机的能力；
4 、基础数学模型
1）化学动力学模型：排除传递过程因素后描述化学反应速
率、物料温度和浓度的数学关系。传统上是物理化学的 研究领域，侧重于研究反应机理；化学反应工程侧 重于 表达三者的数学关系，而直接加以应用。
（3）反应过程的优化：投资少、效率高、生产强度大、产 品质量好。 设计最佳化——反应器体积最小，投资少。 操作最佳化——管理、控制最佳化，最佳操作参数。
（4）反应器的工程放大： 对现成的生产工艺，进行生产规模放大； 新产品研发：小试——中试——扩大试验；
反应过程开发放大方法
• 逐级经验放大法
• 相似放大法
1 、化学工程发展史及化学反应工程学科的形成
• 化学工程学科体系的基本内容：
化学工程共同的现象，可概括为“三传一反”，即动 量传递、热量传递、质量传递及化学反应，其学科形成了 以传递过程及化学反应工程为核心的学科体系（包括化工 热力学、化工单元过程、分离工程、化工系统工程等）
过程工程
• 过程工程（process engineering)的概念是对“化学工程” 概念的拓展。化学工程学在发展过程中不断向科技新领域 渗透拓展，应用对象已经涵盖了所有与物质的物理、化学 加工过程相联系的工业部门，这个部门称为“过程工业” （process industry），包括石油炼制、化学工业、能源 工业、航空、军事、冶金、环保工业、建材、印染、生物 技术、医药、食品、造纸等工业部门。
2 、化学反应器
在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物 料的化学性质。 化工生产过程是由物理过程和化学反应过程组成的。化 工设备分为“物理型”和化学反应器两大类。在化学反应器 中发生化学反应，由原料转换成产物，是化工生产的核心设 备。
化学反应工程第三版陈甘棠主编省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
(n 1)kt
(1 xA )1n 1 (n 1)cAn01kt
（2.2-12） （2.2-13）
表2-2-1 列出了反应级数为整数旳单一反应旳速率方程旳积分形 式。应懂得实际反应旳动力学方程中，反应级数大多数不是整数，不
易得到解析解，这时可采用图解积分或数值积分措施求解。
由
t
cA cA0
cA0xA)
设A和B旳初始浓度比为M，即 cB0 McA0
代入上式整顿得
dxA dt
kcA0 (1 xA )(M
xA)
(1)
下列分两种情况讨论
（1）M=1，即A和B旳初始浓度相同
(1)式可写成
dxA dt
kcA0 (1 xA )2
积分得
kcA0t
xA (1 xA
)
xA
cA0kt 1 cA0kt
dpA dt
3.709
p
2 A
MPa/h
问：（1）速率常数旳单位是什么？
（2）如速率体现式为
(rA )
dnA Vdt
kc
2 A
mol/l h
速率常数等于多少？
dpA dt
3.709
p
2 A
MPa/h
解：（1）k旳单位是
[k]
MPa 1 h (MPa)2
[MPa h]1
（2）设气体服从理想气体状态方程，则
ln k
E RT
ln k0
由式可见，lnk与1/T之间为线性关系。整顿表2.1-1中数据可得
B
-7.2
-7.4
lnk
-7.6
-7.8
-8.0
-8.2
-8.4
2.30
化学反应工程教案5(化工13)
化学反应工程课程教案
从本质上说，物理过程不改变反应过程的动力学规律。
也就是说，反应的动力学方程并不因为物理过程的存在而发生变化。
但是，流体的流动、传质、传热过程会影响实际反应场所的浓度和温度在时间、空间上的分布，从而影响实际反应场的浓度和温度在时间、空间上的分布，从而影响反应的最终结果。
对某个具体反应，选择反应器、操作条件和操作方式主要考虑化学反应本身的特征与反应器特征，最终选择的依据将取决于所有过程：一是反应器的大小，二是产物分布济性。
过程的经济性主要受两个因素影响；而对于复合反应，首先要考虑产物分布。
2.1单一不可逆反应过程与反应器
2.1.1单一不可逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较
在反应器设计评比中,只考虑如何有利于反应速率的提高。
当然,其中一个重要因素是,考察反应器的大小.
一、理想流动反应器的体积比较
基本条件：
和反应温度均相同；等容过程。
V R ，V RP ，V RM 分别表示间歇反应器体积、平推流反应器
体积和全混流反应器体积，则：
当转化率越大，则两者的差距
较大，所以可采用低转化率操作。
1、对同一单一的正级
数反应，在相同工艺
00,,A Af V C x Af A 0A00A x R dx V V C r =⎰Af A 0A00A x Rp
dx V V C r =⎰00()A Af RM A f
V C x V
r =0000[]
[]
Rp A RM A V V C OABD V V C OCBD ==1
<RM RP
V V。
化学反应工程(第三版)陈甘棠主编共92页文档
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
聚合反应工程基础(全套课件567P)
I
1
传递过程 化学工程 （三传一反） 单元操作 化学反应工程
高分子化学 高分子物理 高分子科学与工程 聚合反应工程 聚合物加工工程
聚合反应工程
I
2
•Black box (experiential) model •Mechanism-based model
基本问题：
均相自由基均聚 均相自由基共聚 非均相自由基聚合 连续聚合 缩合聚合 Modeling？ 聚合反应速度 Computable！ 聚合物分子量及其分布 Designable！ 共聚物组成及其分布 Operable！ 聚合物粒径及粒径分布 Controllable！
均聚物：“聚（Poly）”＋单体名，如：
乙烯 聚乙烯 (Polyethylene,PE) 甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)
甲基丙烯酸
也有以假想单体为基础命名，如聚 乙烯醇(polyvinyl alcohol)
[CH2
CH] n OH
乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚醋酸乙烯(polyvinyl acetate)的水解产物。 I
甘油+ 邻苯二甲酸酐
合成橡胶：
丁二烯(Butadiene)+ 苯乙烯(Styrene) 丁二烯(Butadiene)+ 丙烯腈(Acrylonitrile) 乙烯(ethylene)+丙烯(propylene)
I
乙丙橡胶(EPR)
15
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2) 以高分子链的结构特征命名
4. N.A.Dotson et al., “Polymerization Process Modeling”, VCH,
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化学反应工程第四版陈甘棠答案1、碱性最强的生物碱是（）[单选题] *
A季铵碱类(正确答案)
B哌啶类
C吡啶类
D吡咯类
2、E易酶解苷类成分关于亲水性有机溶剂，说法正确的有（）*
A极性大(正确答案)
B极性小
C水不相溶
D与水部分相溶
3、与明胶反应生成沉淀的成分是（）[单选题] *
A强心苷
B皂苷
C有机酸
D鞣质(正确答案)
4、苯丙素类化合物的生物合成途径是（）[单选题] *
A醋酸-丙二酸途径
B丙二酸途径
C莽草酸途径(正确答案)
D氨基酸途径
5、组成缩合鞣质的基本单元是（）[单选题] *
A黄烷-3-醇(正确答案)
B酚羟基
C环戊烷
D哌啶环
6、可沉淀具有羧基或邻二酚羟基成分的沉淀法是（）[单选题] * A溶剂沉淀法
B醋酸铅沉淀法(正确答案)
C酸碱沉淀法
D水提醇沉法
7、极性最大的溶剂是（）[单选题] *
A酸乙酯(正确答案)
B苯
C乙醚
D氯仿
8、下列化合物中，酸性最强的是（）[单选题] *
A芦荟大黄素
B大黄酚
C大黄素甲醚
D大黄酸(正确答案)
9、关于肿节风，说法正确的有（多选）（）*
A别名：接骨金粟兰、九节茶等(正确答案)
B功能主治抗菌消炎凉血清热解毒(正确答案)
C肿节风为白色针晶(正确答案)
D不易溶于甲醇，乙醇
10、中药丹参中的主要有效成分属于（）[单选题] * A苯醌类
B萘醌类
C蒽醌类
D菲醌类(正确答案)
11、下列含香豆素类成分的中药是（多选）（）*
A秦皮(正确答案)
B甘草
C补骨脂(正确答案)
D五味子
12、E连续回流提取法(正确答案)从中药中水提取液中萃取偏于亲水性的成分的溶剂是（）[单选题] *
A正丁醇(正确答案)
B乙醇
C乙醚
D三氯甲烷
13、羟基蒽醌类化合物中，大黄素型和茜草素型主要区别于（）[单选题] *
A羟基位置
B羟基数目
C羟基在不同苯环上的分布(正确答案)
D羟基数目
14、有机溶剂提取液的浓缩采用的装置是（）[单选题] *
A分馏装置
B回流装置
C蒸馏装置(正确答案)
D索氏提取器
15、萜类化合物在化学结构上的明显区别是（）[单选题] *
A氮原子数不同
B碳原子数不同(正确答案)
C碳环数不同
D硫原子数不同
16、淀粉含量多的药材提取时不宜用（）[单选题] *
A浸渍法
B渗漉法
C煎煮法(正确答案)
D回流提取法
17、当一种溶剂无法结晶时，常常使用混合溶剂，下列不是常用的混合溶剂是（）[单选题] *
A甲醇-水
B乙酸-水
C乙醚-丙酮
D石油醚-水(正确答案)
18、在分配色谱中，属于反相色谱的是（）[单选题] * A固定相的极性大于流动相
B固定相的极性小于流动相(正确答案)
C固定相的极性等于流动相
D以上都不是
19、七叶内酯的结构类型为（）[单选题] *
A简单香豆素(正确答案)
B简单木脂素
C呋喃香豆素
D异香豆素
20、下列不能作为极性吸附剂的是（）[单选题] *
A活性炭(正确答案)
B氧化铝
C硅胶
D氧化镁
21、下列哪个中药中含有机酸（）[单选题] *
A金银花(正确答案)
B大黄
C黄芩
D乌头
22、能提取出中药中的大部分亲水性成分和绝大部分亲脂性成分的溶剂是（）[单选题]* A乙醚
B乙醇(正确答案)
C水
D苯
23、下列应用最广的经典提取方法是（）[单选题] *
A水蒸气蒸馏法
B溶剂提取法(正确答案)
C超临界流体萃取法
D超声提取法
24、在结晶溶剂的选择过程中首先要遵循的是（）[单选题] *
A成分的纯度(正确答案)
B相似相容原理
C冷却热饱和原理
D以上都不对
25、即有一定亲水性，又能与水分层的是（）[单选题] *
A正丁醇
B乙酸乙酯
C二者均是(正确答案)
D二者均非
26、能溶于水的生物碱是（）[单选题] *
A莨菪碱
B小檗碱(正确答案)
C长春新碱
D长春碱
27、以黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素为指标成分进行定性鉴别的中药是（）[单选题] * A葛根
B黄芩(正确答案)
C槐花
D陈皮
28、属于二萜的化合物是（）[单选题] *
A龙脑
B月桂烯
C薄荷醇
D穿心莲内酯(正确答案)
29、碱水提取芦丁时，若PH过高会使（）[单选题] *
A产品质量降低
B产品收率降低(正确答案)
C苷键水解断裂
D内酯环开环
30、具有暖脾胃、散风寒、通血脉作用的是（）[单选题] * A穿心莲内酯
B青蒿素
C莪术醇
D桂皮醛(正确答案)。