天津大学反应工程
2012年天津大学化工学院考研复试《反应工程》试题
我参加了此次考试，感到录取无望，便在考场把题目抄在了准考证的背面偷偷带出来，打算二战时参考用。
造化弄人，我调剂了，不打算再考，现在拿出来与大家分享。
复试总共200分，其中笔试65分，英语口试15分，综合面试120分。
这套试题便是笔试试题，共65分。
一、等温下在活塞流反应器（PFR）中进行液相反应A P Q，其中P为目的产物。
各反应均为一级反应，反应温度下反应速率常数分别为：k1=0.3h-1,，k2=0.2h-1，进料为纯A，其流量为Q0=10.0m3/h。
计算P的最大收率及此时反应器的体积。
（12分）
二、等温条件下，在某反应器中进行液相反应2A B γB=k1cA，A C+D γC=k2cA。
B为目的产物，反应速率常数k1=0.1h-1，k2=0.3h-1。
进料为纯A，其浓度为2 Kmol/m3，处理量为10 m3/h，计算A的转化率和B的收率。
已知有实验测得该反应器的停留时间分布为：。
（16分）
三、常压下某绝热固定床反应器内进行气固相催化反应A P，该反应一级不可逆，基于床层体积的本征反应速率常数kV=681.3 exp（-5526/T）s-1。
反应为放热反应，反应热为-50KJ/mol，反应混合物平均比热容为500J/(mol )。
原料为纯A，要求A的最终转化率为90%。
（1）若进料温度为300℃，试计算反应器的出口温度；（2）已知原料处理量为Q0，催化剂直径为dP，床层空隙率为ε,反应产物在催化剂孔道内有效扩散系数为De。
忽略外扩散，试计算催化剂用量。
不用计算出具体数值，写出计算思路及用到的主要公式。
（16分）
四、等温下进行如下液相反应A P γP=k1cA，A R γR=k2，A Q γQ=k3cA2，反应速率方程中浓度单位为Kmol/m3,k1=4.0h-1，k2=1.0Kmol/(m3 h)，
k3=1.0m3/(Kmol h)。
原料为纯A，初始浓度为2Kmol/m3。
（1）全混流，P为目的产物，P选择性最大为多少，此时A转化率多少？（2）若Q为目的产物，何种反应器好？（16分）
五、（一道关于吸附平衡的题目，要求用英文作答，很简单，5分）。
化学反应工程课件
天津大学化工学院 反应工程教学组
整理PPT课件
1
2.1 化学反应速率
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1d dAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1ddRnt
1. 对反应物dn/dt<0,对产物dn/dt>0
2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
A
rB
B
rR R
r
r 1 dni 1 d iV dt V dt
恒容 rAV 1d(c dA V t)ddA ctc V 整A 理d Pd PT课V t件 过程
rA
dcA dt3
流动床反应器（定常态过程）
FA0
FA
M
Vr
FA
dVr
FA+dFA
连续反应器 反应速率
rA
dFkc A A c B B c R R kcA A cB B cR R
整理PPT课件
8
平衡时，r＝0 kc AAc BBc RR kcA AcB BcR R
c c c AA BB RR ABR
k/k
cAAcBBcRR Kc
1
A AAB BBR RR
A B C
cA cB cR k/k
阿累尼乌斯方程 kAexp E/(R)T
指前因子
活化能
k又称为比反应速率，其意义是所有反应组分 的浓度均为1时的反应速率。它的因次与速率 方程的形式和反应速率及浓度的因次有关。
lnklnAERT
lnk1T
气相反应
kc整(R 理PPT)课 件T kp(R/T p )ky 12
●正逆反应活化能与反应热的关系
天津大学 化工导论 课件 ppt 第六章 化学工程与工艺的科学基础
结晶与精 馏结合用于 分离萘及其 衍生物
第一节 化工单元操作及设备
1、单元操作的概念
任何化工过程无论规模大小，都可 以分为一系列基本操作，如流体输送、 过滤、加热、冷却、蒸馏、萃取等等。 单元操作就是按照特定要求使物料发 生物理变化的这些基本操作的总称。
2、化学反应的操作方式
（1）间歇式操作 （2）连续式操作
3、反应器的形式
（1）釜式反应器 （2）固定床放应器 （3）流化床反应器
第三节 化工过程控制
1、化工过程控制的目的
化工过程控制的目的在于保证化工
装备平稳运行、从而使生产过程平稳、 多出合格产品。
2、化工过程控制的原理
（1）测量变送器
现代化工导论
第六章 化学工程与工艺的科学基础
第六章 化学工程与工艺的科学基础
化学工业中存在着千变万化 的各种化学加工过程，即化工过 程。化工过程中不仅包含化学变 化的过程，而且还包含分离混合 物为较纯净的不同组分以及改变 其物理状态和性质的各种过程。
在某现有装置中进 行一台结晶器的安装
大规模装置（15万吨/年）
而分离气体混合物的操作称为吸收。
2.5 萃取
利用混合物中的各个组分在溶剂
中溶解度的不同，而达到分离的目的。 用溶剂分离液体混合物中的组分，称 液-液萃取或溶剂萃取；用溶剂分离固 体混合物中的组分，称固-液萃取或称
浸取。
第二节 化学反应工程
1、化学反应工程的任务和内容
化学反应工程主要研究内容有 两方面，一是对化学反应规律的 研究，二是对反应器中传递规律 的研究。
3.经济效益分析
3.1 经济效益的概念
V (生产成果 ) 产出 E (经济效益 ) C (劳动消耗 ) 生产一种产品时所消耗的 物化劳动和人力劳动的总和。构成化工产 品成本的主要组成部分有：
天津大学化工学院应用型研究生培养设计方案策划
化学工程领域全日制工程硕士研究生培养方案
领域代码：430117 校内编号：Q20701
领域名称：化学工程（化学工程）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20702领域名称：化学工程（化学工艺）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20703 领域名称：化学工程（工业催化）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20705 领域名称：化学工程（化工过程机械）培养单位：化工学院
领域方向：430117校内编号：Q20704 领域名称：高分子材料培养单位：化工学院
领域代码：430117校内编号：Q20706 领域方向：精细化工培养单位：化工学院
领域代码：430117校内编号：Q20707 领域方向应用电化学培养单位：化工学院。
化工专业试验-化学反应工程
实验课程教学大纲1．实验课程名称：《化学反应工程实验》2．实验课程名称（英文）：The Special Experiment of chemical engineering3．课程代码：406241124．实验课程性质：独立设课5．学时: 406．学分: 2.57．适用专业：化学工程及工艺。
8．先修或同修课程: 《反应工程》、《分离工程》等。
9．制定实验教学大纲的依据教育部化工专业实验教学指导性大纲，天津大学化工基础实验教学大纲。
10．本实验课在培养实验能力中的地位及作用按照“素质教育”要求，以培养面向21世纪具有一定创新能力的人才为目标。
化工专业实验主要包括：演示性实验、验证性实验、综合性实验、设计性实验，属于化学工程及工艺专业必修课程，是化工专业课程的重要组成部分。
化工专业实验教学应该以实验设计方法、设计思路，实验手段的合理运用等内容为主，充分发挥学生的主观能动性，因材施教。
11．应达到的实验能力标准在实验教学过程中培养学生的实验技能和科学研究能力，引导学生利用化工过程技术与设备、实验方法学、现代测控原理等理论知识，分析和设计化工过程单元操作并独立完成实验，掌握先进的测量手段和计算机控制技术及计算机在化工实验教学中的应用，进而全面提高学生的创新能力和综合素质。
12．实验内容[一]、完全互溶体系的汽--液平衡的测定[二]、填料塔理论板数测定[三]、筛板塔的操作[四]、三元共沸物精馏[五]、离子液体催化合成脂实验[六]、固定床和流化床反应器的流动性实验[七]、管式反应器的停留时间分布及流动模型参数的测定[八]、釜式反应器的停留时间分及流动模型参数的测定13．实验成绩考核办法每学期实验课结束后，根据学生预习情况、实验操作情况、实验报告的质量、综合性实验成绩综合评定，其比率为：一般平时成绩占总成绩的60%, 综合实验占总成绩的30%，实验报告占10%，按学生成绩评定办法给出，最终成绩分级为：优、良、中、及、不及。
天津大学化工学院硕士研究生培养方案
化工过程机械学科硕士研究生培养方案学科代码：080706 校内编号：S20706一级学科：动力工程与工程热物理培养单位：化工学院主要研究方向：1．过程装备可靠性2．固液分离技术与设备3．过程控制与测试技术4．节能技术与装备学科代码：081701 校内编号：S20701一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．界面传质理论与精馏技术2. 工业结晶及粒子科学与技术学科代码：081702 校内编号：S20702一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．一碳化学与化工2．功能化学品及新材料的绿色合成3．生物质能源与生物质的化学加工学科代码：081703 校内编号：S20703一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物信息学2．生物分离工程3．生物反应与代谢工程4．生物制药工程应用化学（精细化工方向）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20704一级学科：化学工程培养单位：化工学院精细化工系主要研究方向：精细化工产品制备、分离与精制、产品复配商品化及精细化学品、专用化学品、特种功能材料、化学及物理电池材料及器件研制过程中的合成化学、物理化学、化学单应用化学（电化学）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20718一级学科：化学工程与科学培养单位：化工学院主要研究方向：1．纳米材料、功能材料科学与技术2．新型高比能化学电源、物理电源、电化学电容器3．微、纳器件的制备技术及应用4．半导体光电化学5．金属电沉积与化学沉积、腐蚀与防护技术学科代码：081705 校内编号：S20705一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1．固体催化剂与催化反应工程2．能源与环境催化过程工程3．稀土与过渡元素催化作用4．催化过程产品工程学科代码：081720 校内编号：S20711一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物制药与药代动力学2．制药分离与装备3．中药现代化与药物制剂4．化学制药与新药设计学科代码：081721 校内编号：S20712一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．“三废”治理及资源化技术2．土壤污染修复生物分子工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081722 校内编号：S20714一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院/农业与生物工程学院研究方向代谢工程与系统生物学、分子生物学与细胞工程、蛋白质和酶分子工程、基因工程与膜科学与技术学科硕士研究生培养方案学科代码：081723 校内编号：S20715 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．膜与膜材料2．膜器与膜装置3．膜过程与膜应用技术材料化学工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081724 校内编号：S20716 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1. 先进聚合技术及聚合反应与工程2. 功能高分子材料制备及表征方法3. 生物医学材料与再生医学4. 高分子材料的设计及计算机模拟技术发酵工程学科硕士研究生培养方案学科代码：082203 校内编号：S20713一级学科：轻工技术与工程培养单位：化工学院研究方向：1．工业微生物学与酶工程2．生物反应与代谢工程3．发酵产物分离工程4．生物制药工程和分子生物学。
天津大学化工学院硕士研究生培养方案
化工过程机械学科硕士研究生培养方案学科代码：080706 校内编号：S20706一级学科：动力工程与工程热物理培养单位：化工学院主要研究方向：1．过程装备可靠性2．固液分离技术与设备3．过程控制与测试技术4．节能技术与装备学科代码：081701 校内编号：S20701一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．界面传质理论与精馏技术2. 工业结晶及粒子科学与技术学科代码：081702 校内编号：S20702一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．一碳化学与化工2．功能化学品及新材料的绿色合成3．生物质能源与生物质的化学加工学科代码：081703 校内编号：S20703一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物信息学2．生物分离工程3．生物反应与代谢工程4．生物制药工程应用化学（精细化工方向）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20704一级学科：化学工程培养单位：化工学院精细化工系主要研究方向：精细化工产品制备、分离与精制、产品复配商品化及精细化学品、专用化学品、特种功能材料、化学及物理电池材料及器件研制过程中的合成化学、物理化学、化学单应用化学（电化学）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20718一级学科：化学工程与科学培养单位：化工学院主要研究方向：1．纳米材料、功能材料科学与技术2．新型高比能化学电源、物理电源、电化学电容器3．微、纳器件的制备技术及应用4．半导体光电化学5．金属电沉积与化学沉积、腐蚀与防护技术学科代码：081705 校内编号：S20705一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1．固体催化剂与催化反应工程2．能源与环境催化过程工程3．稀土与过渡元素催化作用4．催化过程产品工程学科代码：081720 校内编号：S20711一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物制药与药代动力学2．制药分离与装备3．中药现代化与药物制剂4．化学制药与新药设计学科代码：081721 校内编号：S20712一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．“三废”治理及资源化技术2．土壤污染修复生物分子工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081722 校内编号：S20714一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院/农业与生物工程学院研究方向代谢工程与系统生物学、分子生物学与细胞工程、蛋白质和酶分子工程、基因工程与膜科学与技术学科硕士研究生培养方案学科代码：081723 校内编号：S20715 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．膜与膜材料2．膜器与膜装置3．膜过程与膜应用技术材料化学工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081724 校内编号：S20716 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1. 先进聚合技术及聚合反应与工程2. 功能高分子材料制备及表征方法3. 生物医学材料与再生医学4. 高分子材料的设计及计算机模拟技术发酵工程学科硕士研究生培养方案学科代码：082203 校内编号：S20713一级学科：轻工技术与工程培养单位：化工学院研究方向：1．工业微生物学与酶工程2．生物反应与代谢工程3．发酵产物分离工程4．生物制药工程和分子生物学。
天津大学反应工程课程设计---氯乙烯合成
天津大学课程设计题目：100000吨/年PVC装置氯乙烯合成车间工艺设计完成期限：2014年2月24日到2014年3月14日学院化工学院指导教师徐艳专业分子科学与工程职称副教授学生学号目录第一章文献综述 (4)1.1氯乙烯和聚氯乙烯的发展状况 (4)1.1.1氯乙烯 (4)1.1.2聚氯乙烯 (4)1.2生产工艺 (4)1.2.1电石法生产PVC生产工艺 (4)1.2.2生产方法的比较 (5)第二章氯乙烯合成工艺方案的确定 (5)第三章物料衡算 (5)3.1设计依据 (6)3.2VCM流量 (7)3.3混合器 (8)3.4石墨冷却器 (10)3.5转化器 (11)3.6泡沫塔 (12)3.7水洗塔 (12)3.8碱洗塔 (13)3.9机前冷却器 (13)3.10机后冷却器 (14)3.11全凝器 (14)3.12高沸塔 (16)3.13低沸塔 (17)第四章热量衡算 (18)4.1转化器 (18)4.2机前冷却器 (20)4.3机后冷却器 (21)4.4低沸塔 (22)4.5低沸塔塔顶冷凝器 (22)4.6低沸塔再沸器 (23)第五章设备选型计算 (23)5.1机前冷却器 (23)5.2机后冷却器 (24)5.3氯乙烯单体储罐 (24)5.4氯乙烯单体压缩机 (24)5.5转化器 (24)第六章乙炔法氯乙烯合成过程中产生的“三废”及处理措施 (25)参考文献 (26)附件 (27)第一章文献综述1.1氯乙烯和聚氯乙烯的发展状况氯乙烯是聚氯乙烯的中间体，也是生产聚氯乙烯的原料。
而聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用合成树脂之一。
1.1.1氯乙烯氯乙烯是制备聚氯乙烯及其共聚物的单体，也常称为氯乙烯单体(VCM),在世界上是与乙烯和氢氧化钠等并列的最重要的化工产品之一。
氯乙烯沸点-13.9℃;在室温下是无色气体;因存在不饱和双键,很容易聚合,能与乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯等单体共聚。
天津大学复试反应工程习题答案5停留时间分布与反应器
=150
（4）
（4）
由于返混很小，故可用
σ
2 θ
≈
2/
Pe ，所以：
（3）由（5.20）式可得模型参数 N 为： N = 1/ σθ2 = 1/ 0.01333 = 75
0
σ
2 θ
=
∞
θ
E(θ )dθ
−θ
=
1.2 2.5θ 2 dθ −1 = 0.01333
0.8 ∫ ∫
2
2
由式（5.23）可得方差：
E(θ )dϑ θ E(θ )dϑ
(f) 0 ∫ ∫
∞
∞
(3) 若该反应器为一个非理想流动反应器，试求
(2)若该反应器为全混流反应器，试求 （a）F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2)
（a） （a） F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2)
(f) 0
θ E(θ )dϑ
=1 ∫
∞
（ a ） F( ∞ )=1 (b)F(0)=0 (c)E( ∞ )=0 (d)E(0)>1 (e) 0
（3） 因是一个非理想流动反应器，故可得：
（5.33-5.36）式可得： （ a ） F(1)=1-e-1=0.6321 (b)E(1)=e-1=0.3679 (c)F(0.8)=1- -0. e 8=0.5507 (d)E(0.8)= e-0.8=0.4493 (e)=E(1.2)=0.3012
（2）
（2）
数学期望 θ
及方差
σ
2 θ
。
（1） （1） 该反应器的停留时间分布函数 F(θ)及分布密度函数 E(θ)。
试求：
天津大学化学工程与工艺反应器设计大作业
1. 背景醋酸乙烯，即乙酸乙烯酯（vinylacetate，下简称V Ac）。
V Ac是世界上五十种重要的化工原料之一，具有十分广泛的用途，主要用于制造聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛/乙烯-醋酸乙烯共聚物等。
特别是随着聚乙烯醇非纤维领域应用的拓展，使得醋酸乙烯的需求不断增长。
生产V Ac的工艺方法有羟基化法、乙醛乙酐法、乙炔法和乙烯法。
羟基化法和乙醛乙酐法是最先发展的工艺方法，该工艺的缺点是成本较高，不适于大规模生产，现在已被乙炔法和乙烯法代替。
乙炔气相法，是上世纪60年代以前，代替羟基化法和乙醛乙酐法的一种新工艺，由乙炔和醋酸作用而得。
该工艺的反应器型式有固定床和流化床。
60年代中期以后，又逐步被更加便捷的乙烯法代替。
乙烯法分液相法和气相法。
液相法由乙烯和醋酸，经催化剂PdCl-CuCl2，在反应温度110℃~230℃，压力2.94~3.92 MPa的操作条件下氧化而得。
乙烯气相法是以把醋酸钾为主体，以硅酸为载体的贵金属催化剂，在反应温度170~185℃压力0.59~0.83MPa条件下氧化而得。
在此我们选用的是Bayer-I型催化剂，根据文献，Bayer-I型催化剂的组成为：钯、金（作用是防止活性组分钯产生氧化凝聚，使钯在载体上维持良好的分散状态）、乙酸钾（有助于反应组分乙酸在钯金属上缔合，促进物理吸附的乙酸的离解和释放氢离子，使钯－氧间的键结合力减弱，促使乙酸钯的分解；此外，还可抑制深度氧化反应，从而提高了反应的选择性）和硅胶（载体）。
Bayer-I型催化剂具体的特性参数如下表。
催化剂的关键组分组成：Pd 0.5 wt%（3.2g/L）、Au 0.25 wt%（1.4g/L）、KOAc 2.3 wt%（29.0g/L）。
由于KOAc 在反应过程中会流失，根据经验，除初始加入KOAc，随反应物还得添加KOAc，流量为2. 716 kg/h。
表1 Bayer-I型催化剂特性参数表特性参数数值颗粒密度 =6 mm球形堆积密度 =0.598 g/cm总密度 =0.95 g/cm比表面积 =100 m /g孔体积 =0.62 cm /g孔隙率 =59%主反应：C H CH COOH 0.5O →CH COOCHCH H O 146.7 kJ主要副反应： C H 3O →2CO 2H O 1340 kJ此外尚有少量副产物乙醛、醋酸乙酯、醋酸甲酯、丙稀醛、二醋酸二醇酯和聚合物等生成，反应式如下：CH COOH C H →CH COOC H2CH COOH 2C H 3O →CH COOCH 2CO 2H O2CH COOH 2C H 3O →2CH CHCHO 2CO 4H O4CH COOH 2C H O →CH OCOCH CH OCOCH4CH COOCHCH H O→CH COOH CH CHO但由于这些副产物的量较主要副产物来说很少，因此在此次设计中只考虑了主要副反应。
化学反应工程历史及展望知识讲解
化学反应工程发展年代实况
￭ 50年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对反应器的 放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化学反应在工业规模 反应器中进行时不可避免地伴随着"三传"现象，必须将化学反应 与"三传"同时结合起来加以考虑和分析。
▪ 另外，又提出了一些重要的基本概念。如"返混"，"反应器稳定性 "，"微观混合"，"伴有化学反应的传质"等。推动了学科的发展。
但是环境与资源的双重约束,使得转变经济发展方式、调整经 济结构已经成为经济持续发展的关键。要求化工行业适应我们当代 和谐发展模式，为低碳经济锁具的代表性的低碳发展模式是和谐、 循环发展的必然要求。
化学反应工程未来展望
我国国情：
在２０世纪，反应工程的存在和发展， 很大程度上服务于大型的石油化工过程和基 础原材料的生产。进入２１世纪，石油化工的 新技术发展逐渐停滞，而由于石油危机带来 的新的能源战略和发展契机，给大型化煤化 工带来了新的浪潮，尤其页岩气的开发和已 探明储量为天然气转化再度带来热点。由于 我国石油资源短缺使大型现代煤化工技术首 先向中国聚集，为中国在煤化工领域带来更 优越的领先契机。
5
化学反应工程发展年代实况
￭30年代，石油化学工业刚刚兴起。提出了“单元操作”和“单元 过程”等概念。
单元操作——流体输送，蒸馏，干燥等专管物理工序。 单元过程——磺化，水解，加氢等专管化学反应工序。 1937年，丹克莱尔较系统的阐述了“扩散，流体流动和传热对 化学反应收率的影响”，为化学反应工程的创立奠定了基础。(被 认为是化学动力学发展到“工程技术”阶段的标志)。