化学反应工程实验1
实验一变压吸附
利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以5A分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氧气的目的。
1 实验目的
（1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程；
（2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素；
（3）了解和掌握5A分子筛变压吸附提纯氧气的基本原理；
2 实验原理
物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩(四极矩用来描述核内正电荷分布与球对称之间的偏离状况)（0.31A）比氧的（0.10 A）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
众所周知，当气体与多孔和固体吸附剂（如活性炭类）接触，因固体表面分子与内部分子不同，具有剩余的表面自由力场或称表面引力场，因此使气相中的可被吸附的组分分子碰撞到固体表面后即被吸附。当吸附于固体表面分子数量逐渐增加，并将要被覆盖时，吸附剂表面的再吸附能力下降，即失去吸附能力，此时己达到吸附平衡。变压吸附是在较高压力进行吸附，在较低压力下使吸附的组分解吸出来。从图1吸附等温线可看出，吸附量与分压的关系，升压吸附量增加，而降压可使吸附分子解吸，但解吸不完全，故用抽空方法得到脱附解吸并使吸附
剂再生。
图1、变压吸附的吸附等温线
吸附－解吸的压力变换为反复循环过程，但解吸条件不同，可以有不同结果，可通过图2（a）、（b）得到解释。
当被处理的吸附混合物中有强吸附物和弱吸附物存在时，强吸附物被吸附，而弱吸附物被强吸附物取代而排出，在吸附床未达到吸附平衡时，弱吸附物可不断排出，并且被提纯。
1、常压解吸
（1）升压过程（A－B）
经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P1，床层内杂质的吸留量为Q1（A点），在此条件下让其他塔的吸附出口气体进入该塔，使塔压升至吸附压力P3，此时床内杂质的吸留量Q1不变（B点）。
（2）吸附过程（B－C）
在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分，吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加，当达到规定的吸留量Q3 时（C点），停止进入原料气，吸附终止，此时吸附床上部仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂。
（3）顺放过程（C－D）
沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍然是产品组分，这部分气体用于其他吸附床升压或冲洗。在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被吸附床上部未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内杂质吸留量Q3不变。当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。（4）逆放过程（D－E）
逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1（通常接近大气压力），床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。
（5）冲洗过程（E－A）
根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低。为此利用其他吸附床顺向降压过程排出的产品组分，下对床层进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附在过程最低压力P
1
时，再生结束。至此，吸附床。经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量Q
1
床完成了一个吸附解吸再生过程，准备再次升压进行下一个循环。
2、真空解吸
该过程见图2。
图2、变压吸附的基本过程
（1）升压过程（A－B）
经真空解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P0、床内杂质吸留量为Q1（A点），在此条件下用让其他塔的吸附出口气体进入该塔，使塔压升至吸附压力P3，床内杂质吸留量Q1不变（B点）。
（2）吸附过程（B－C）
在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分，吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加，当达到规定的吸留量Q3时（C点）停止进入原料气，吸附终止，此时吸附床上部仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂。
（3）顺放过程（C－D）
沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，这部分气体用于其他吸附床升压或冲洗。在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被吸附床上部未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内杂
质吸留量Q
3不变。当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P
2
。
（4）逆放过程（D－E）
逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P
1
（通常接近大
气压力），床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q
2
。
（5）抽空过程（E－A）
根据实验测定的吸附等温线，在压力P
1
下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低。在此利用真空泵抽吸的方法降低床层压力，从而降
低了杂质分压使杂质解吸并随抽空气带出吸附床。抽吸一定时间后，床内压力为P
，杂质吸留
量降低到过程的最低量Q
1
时，再生结束。至此，吸附床完成了一个吸附－解吸再生过程，准备再次升压进行下一个循环。当被处理的吸附混合物中有强吸附和弱吸附质，而强吸附质被吸附是弱吸附质在加压条件下不被吸附而排出，利用这规律就可提纯弱吸附。而强吸附质达到吸附平衡后，可通过真空操作解吸出来，也提高了纯度。当多吸附床联合操作，并采用多自动阀门转换，即可一端出高浓度的弱吸附质，另一端出高纯度强吸附质。
三实验技术指标
1、最高使用压力：0.4Mpa；
2、变压吸附器φ
外
32×750mm（双吸附器）；吸附剂 5A型分子筛，ф0.6-0.7mm, 堆积密度0.61kg/l，每一个变压吸附器装填量400ml；
3、干燥器：φ32×300mm 干燥剂：变色硅胶；
4、产品罐：φ76×100 mm；
5、空压机：WM-6型，排气压力：0.3 MP
a
排气量：0.9m3/h
6、压力变送器规格0.4MP
a
2个
7、三位五通中封管接电磁阀，美国MAC，400系列
8、KY-2F型控氧仪 1台
四实验装置及流程
装置由无油空压机供气，配备气体缓冲罐，气体由转子流量计计量，由稳压阀控制，通过干燥器进入变压吸附器。变压吸附器内装填5A 分子筛，变压吸附器的吸附、解吸由三位五通中封管接电磁阀及时间控制器控制，吸附、解吸压力由压力变送器和压力表进行测量，产生的氧气由控氧仪测定纯度，实验操作方便。
1． 装置面板布置如图1。 2．
装置流程示意如图2。
PI
K 3 K 2
K 23
3
F 2
1
V 2
V 1
52K 1
PI
V 3
F 1
PI PI
64
产品罐
B A
A
B
7
变压吸附实验装置流程示意图
F-转子流量计，V-阀门，PI-压力计，K -调节阀1-空压机，2-缓冲罐，3-干燥器，4-压力变送器，5-三位五通中封管接电磁阀，6-变压吸附器，7-产品罐，8-氧分析仪
符号说明
五 操作步骤
1、试漏：按流程图连接好管路，打开进气截止阀，通过气体减压阀调节进入吸附器的压力，用调节阀调节进气量。关闭系统出口压力，检查系统气密性，如有压力下降，用肥皂水涂
拭各接点，直至找出漏点，使系统不漏气为止。
2、吸附与解吸：本装置通过三位五通中封管接电磁阀及吸附控制器（时间继电器）控制吸附器工作，吸附器在一个吸附周期经历吸附、均压降、解吸、均压升四个状态，电磁阀通电情
电磁阀A 、电磁阀B 通电时间（吸附、解吸时间）、不通电时间（两个吸附器均压时间）由吸附控制器（时间控制器）控制，两个吸附控制器不应同时开启，第2个吸附控制器应比第1
个吸附控制器晚开启周期1+周期2的时间。
电磁阀工作原理如下：
B
A
A
B
1
35
2
4
在实验中，可通过压力变送器及压力表测定系统压力（如进气压力、吸附压力、解吸压力、均压后吸附器压力等），可随时通过控氧仪测定产气氧含量，判断分离效果，根据分离情况改变工艺参数，如吸附时间（解吸时间）、均压时间、吸附压力、解吸压力等。
3、再生：本装置原料气（空气）由空压机输送，通过干燥器中的干燥剂干燥，通过吸附器中的5A 型分子筛吸附空气中的氮气，分离出氧气。干燥剂为变色硅胶，吸附剂为5A 型分子筛。干燥剂、吸附剂工作一段时间后，干燥剂会饱和、吸附剂分离效率会下降，此时应对干燥剂、吸附剂进行再生。变色硅胶在烘箱中150℃以下进行干燥可恢复干燥功能，5A 型分子筛在马福炉中于350℃灼烧2 小时，可恢复分离效能。 六 故障处理
1、开启电源开关指示灯不亮，并且没有交流接触器吸合声，则保险坏或电源线没有接好。
2、开启仪表等各开关时指示灯不亮，并且没有继电器吸合声，则分保险坏，或接线有脱落的地方。
3、显示仪表出现四位数字闪烁，则告知有断路现象。
4、仪表正常但指示不正常，可能传感器坏。
5、操作中有强列的交流响声，交流接触器吸合不良，可反复开启电源开关。如果多次按此操作仍不消失，须拆换之。
特别注意：在操作中发生电磁阀不能关闭或开启，须检查进气压力，当进气压力低于0.2 Mpa 时，电磁阀不能正常工作，需调整进气压力。
七思考题
1 一个完整的吸附循环包括哪些操作步骤？
2 影响吸附的因素有哪些？
0616化学反应工程知识点
化学反应工程知识点 —郭锴主编 1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。模型必须具有等效性，而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似；模型必须进行合理简化，简化模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。 4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器。 5反应器按传热条件分类，分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度，其定义为：0 0A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义（严格定义）为单位反应体系内反应程度随时
间的变化率。其数学表达式为dt d V r ξ1=。 3、对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-；反应产物C 的生成速率表达式为：dt dn V r C C 1= 4.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。大量的实验表明，均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。 5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0，其中活化能反应了反应速率对温 度变化的敏感程度。 6、半衰期：是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。 7、反应器的开发大致有下述三个任务：①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件；③根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 8.在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单混合。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为返混。 9.根据返混情况不同反应器被分为以下类型：间歇反应器、理想置换反应器（又称平推流反应器或活塞流反应器）、全混流反应器（又称为连续操作的充分搅拌槽式反应器）。 10.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式，其中物料衡算所针对的具体体系称为体积元。 11、停留时间又称接触时间，用于连续流动反应器，指流体微元从反
化学反应工程
《化学反应工程》课程综合复习资料 一、填空题 1、全混流反应器的E 函数表达式为 ，其无因次方差2 θσ= ，而平推流反应器的无因次方差2θσ＝ 。 2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、和 。 3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A 转化50％时，物料的总体积为 。 4、基元反应的分子数 （可能/不可能）是小数。 5、某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为 ；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时 。 6、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 和 。 7、完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 8、多级混合模型的唯一模型参数为 ，轴向扩散模型的唯一模型参数为： 。 9、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 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 。 10、对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝ 。 11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。 12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。 13、反应级数 （可能/不可能）大于3， （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不可能）是0。 14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。 15、在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。 16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应，一般可以出现三个定常态操作点M 1、M 2、M 3，如下图所示，其中M 1和M 3这两点我们称之为 的定常态操作点，M 2则称为 的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择M 1、M 2、M 3中 做为操作点。 17、某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min 转化率为50％，则转化率达到80％需时间_____min 。 18、某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3 .h)，则反应级数n 为2时，k 的单位为 _。 19、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。
化学反应工程实验材料
实验十四 连续流动反应器中的返混测定 4学时 A 实验目的 本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度，从而认识限制返混的措施。本实验目的为 (1) 掌握停留时间分布的测定方法。 (2) 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系。 (3) 了解模型参数n 的物理意义及计算方法。 B 实验原理 在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时，我们可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一 一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接表达。 物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f ()t 和停留时间分布函数F ()t 。停留时间分布密度函数f ()t 的物理意义是：同时进入的N 个流体粒子中，停留时间介于t 到t+dt 间的流体粒子所占的分率N dN 为f ()t dt 。停留时间分布函数F ()t 的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t 的物料的分率。 停留时间分布的测定方法有脉冲法，阶跃法等，常用的是脉冲法。当系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料，同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。 由停留时间分布密度函数的物理含义，可知 ()()Q dt t C V dt t f ?= (1) ()?∞ =0 dt t VC Q (2) 所以 ()() ()() ()dt t C t C dt t VC t VC t f ??∞ ∞ = = (3) 由此可见()t f 与示踪剂浓度()t C 成正比。因此，本实验中用水作为连续流动的物料，
化学反应工程第一章作业
1.过程工业包括哪些过程？ 2.什么是化工产品生产的关键过程。 3.化工过程可以同时发生在很宽的时间尺度和空间尺度上，都有哪些尺度？ 4.什么是数学模型？ 5.按照反应的可逆性，化学反应分为哪些类型？ 6.按照反应的热效应，化学反应分为哪些类型？ 7.按照压力的操作条件，反应过程分为哪些类型? 8.按照操作方法，反应过程分为哪些类型？ 9．根据操作方法的不同，工业反应器可分为哪些类型？ 10.釜式反应器和槽式反应器的区别是什么？ 11.什么是停留时间分布？ 12.什么是寿命分布？ 13．什么是年龄分布? 14．什么是流动模型？ 15.什么是流动的数学模型？ 16.理想流动模型进行的两种极限情况是哪些？ 17.平推流模型的特点有哪些？ 18.全混流模型的特点有哪些? 19.化学反应过程主要包括哪两方面的内容? 20.按照是否使用催化剂，化学反应分为哪些类型？ 21.按照反应物系相态分类，化学反应分为哪些类型？ 22．什么是转化率？ 23.什么是化学膨胀因子？ 24.什么是同时反应？ 25.什么是平行反应？ 26.什么是连串反应？ 27.什么是收率？ 28.什么是选择率？ 29.选择率，收率和转化率之间的关系是？ 30．什么是间歇系统的反应速率？ 31．什么是空间速度？空间速度和接触时间什么关系？ 32.什么是液空速？ 33.什么是湿空速？ 34．什么是干空速? 35．提问：已知NA0，XA,CA0，VS0，τ0，试建立rA和XA,CA0，τ0之间的关系式。 36.化学计量式的左边，右边及等号各代表什么含义? 37.写出反应速率常数，并指出各字母代表的含义。 38.体积反应速率常数，表面反应速率常数和质量反应速率常数之间存在怎样的关系？ 39.反应速率从常数和温度之间存在怎样的关系？ 40.对于不可逆的单一反应，温度对其有怎样的影响？ 41.对于不可逆的单一反应，为了获得较大的反应速率，在实际生产中还应考虑哪些问题？ 42.对于可逆吸热的单一反应，温度对其有怎样的影响？ 43.对于平行反应，反应物A1的消耗速率和产物A3，A4生成速率之间的关系是什么？
化学反应工程试验
化学反应工程是建立在生产和科学实验基础上的一门学科，它不仅有完整的理论体系，而且具有一些独特的实验研究方法。化学反应工程实验应达到如下教学目的： 加深对化学反应工程专业知识的理解与运用，学习并掌握各种仪器设备的安装、使用，熟悉化学反应工程中所学的原理，熟练掌握反应停留时间的测定和各种反应器的校正、使用。 连续流动反应器中的返混测定 通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度 掌握停留时间分布的测定方法；了解停留时间分布与多釜串联模型的关系；了解模型参数N的物理意义及计算方法。 反应精馏制备技术 设计反应精馏实验装置，将分离过程、传热过程与化学反应在精馏塔内有机耦合了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程；掌握反应精馏的操作；能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析；了解反应精馏与常规精馏的区别；学会分析塔内物料组成的方法。培养学生的开放性思维和动手能力。 反应精馏法是将化学反应过程与精馏分离过程同时进行生产产品的操作。由于物理过程与化学过程同时存在，使过程更加复杂。 在实验教学过程中注重激发学生的学习热情和兴趣，采用引导、启发、讨论、讲授多种方式结合的方法，理论与科研的成果和需要结合。 在讲课中检查学生是否预习实验讲义，在实验过程中考察他们的动手能力和解决问题能力，要求他们认真记录和处理数据，完成实验报告并对实验现象进行讨论，对他们进行综合考核和评分。以平时成绩为主。 视实验条件成熟与否，部分实验采用上机模拟或改用仿真实验系统进行。以达到实验教学要求为目标，拓宽学生的认识，提高学生解决工程问题的能力，适应规模日益扩大且过程日益复杂的现代化工系统对计算机模拟和优化的需求在连续流动反应器中进行化学反应时，反应进行的程度除了与反应系统本身的性质有关外，还与反应物料在反应器中停留时间长短有密切关系。停留时间越长，则反应越完全。停留时间通常是指从流体进入反应器开始，到其离开反应器为止的这一段时间。显然对流动反应器而言，停留时间不象间歇反应器那样是同一个值，而是存在一个停留时间分布。造成这一现象的主要原因是流体在反应器内流速分布的不均匀，流体的扩散，以及反应器内的死区等。停留时间分布的测定不仅广泛应用于化学反应工程及化工分离过程，而且应用于涉及流动过程的其它领域。它也是反应器设计和实际操作所必不可少的理论依据。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
化学反应工程复习题 (1)
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_______
《化学反应工程》试题
《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力，而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容 器，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力， 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 2. 二力平衡条 件是什么？什么叫二力杆？ 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？ 4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？ 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？ 6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？ 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。 10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？ 11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？
最新化学反应工程实验
化学反应工程实验
化学反应工程实验 河北科技大学 化学与制药工程学院 化学反应工程课程组
实验1 二氧化碳甲烷化反应动力学的测定 一、实验目的 测定催化剂的反应动力学数据及确定动力学方程中各参数值是化学动力学研究的重要内容，也是工业反应器设计的基础。本实验通过测定不同温度下、不同初始组成的二氧化碳甲烷化反应的转化率，掌握一种获得气固相催化反应速度常数以及吸附平衡常数的定方法。 二、实验原理 二氧化碳与水蒸汽在镍催化剂存在下，进行如下甲烷化反应： 2242298CO +4H =CH +2H O 16508kJ/mol H .?=- 催化剂以氧化镍为主要成分，三氧化二铝为载体，氧化镁或三氧化二铬为促进剂，在使用前，需将氧化镍还原成具有催化活性的金属镍。 反应的动力学方程为： () 22 2 22 2222213 CO CO H CO 2CO CO H H H O H O d mol CO /(s g cat.)d 1/N kp p r W K p K p K p =- = ?+++ 2 2 0CO 0CO d d d 224d N V y x W .W - = () 2 22222222 13 CO H 0 0CO CO CO H H H O H O d 224d 1/kp p x .W V y K p K p K p ∴=+++ 分离变量并积分得： ()2 222222 2 2 CO CO H H H O H O 0CO 130 CO H 1d 224x /K p K p K p V y W x .k p p +++= ?
因为二氧化碳甲烷化反应为变体积的反应，各组分分压可表示为（假设混合气体在低压下符合道尔顿分压定律）： 222222222222222200 CO CO CO CO CO 00 H O H O CO CO CO 000H H H CO CO CO (1))2(1) (4)(1) p py py x y x p py py x y x p py p y y x y x δδδ?==-+??==+??==-+?? 以上各式中，k 为反应速度常数；222(=CO , H O, H )i K i 为各组分的吸附平衡 常数；222CO H O H y ,y ,y 为反应物瞬时摩尔分率；222 000 CO H O H y ,y ,y 为初始反应物摩尔分率；0V 为进口混合气体流量，Nm 3/h ；W 为催化剂质量，g ；2CO δ为该反应的化学膨胀因子，这里为-2。 反应速度常数和各组分的吸附平衡常数分别满足阿累尼乌斯方程和范特霍夫方程，即： 0e E /RT k k -= 0e i Ea /RT i i ,K K -= 因此，动力学方程中共有8个待定参数。利用积分反应器测定不同温度、不同入口初始组成时二氧化碳的出口转化率x ，以0 k ,E i i ,K ,Ea 为变量，转化率x 的计算值与实验值相对误差的平方和为目标函数，用参数估值的方法可得出各待定参数0 k ,E i i ,K ,Ea 的值。 三、实验装置及流程 实验流程见图1，反应管为φ20×3不锈钢管，内径φ14，内装催化剂0.5g 左右（以实际称量值为准），催化剂粒度0.2～0.3mm ，催化床中部插有热电偶，并与测温仪表相连测定反应温度。
最新化学反应工程简答题
1简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 1 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物2 料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停3 留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由4 于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容5 时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。 6 2停留时间分布密度函数E （t ）的含义？ 7 答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反8 应器出口流体的质点中，在器内停留了t 到t+dt 之间的流体的质点所占的分率为E （t ）9 dt （②分）。 ?∞=00.1)(dt t E 。 10 3.停留时间分布函数F （t ）的含义？ 11 答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体在出口12 流体中停留时间小于t 的物料所占的分率为F （t ）。?=t dt t E t F 0)()(。 13 4.简述描述停留时间分布函数的特征值？ 14 答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t 和方差2t σ。 15 16 (1) t 定义式为： ?∞=0)(dt t tE t ，平均停留时间t 是E （t ）曲线的分布中心，是17 E （t ）曲线对于坐标原点的一次矩，又称E （t ）的数学期望。 18 (2) 2t σ是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留19 时间的二次矩?∞-=02 22)(t dt t E t t σ。 20 5.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？ 答：通过物理示踪法来测反21 应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化 22
化学反应工程
27060 化学反应工程 南京工业大学编（高纲号0322） Ⅰ课程性质、地位和任务 “化学反应工程”是化学工程学科的一个分支，是化学工程与工艺专业学生必修的一门专业基础技术课程。它以工业反应过程为主要研究对象，研究反应过程速率及其变化规律；研究反应器内的传递特性及其对化学反应的影响。为学生今后从事化工反应技术开发、反应器的设计与放大、反应过程操作优化等诸方面工作奠定基础。 本课程在学生学习了“高等数学”、“大学物理”、“化学”、“物理化学”、“化工原理”等课程基础上进行。课程总学时为100，即5学分。 通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握化学反应工程的基本原理和计算方法，应能联系化工实际，在反应工程理论的指导下，对反应过程和反应器进行初步的分析和设计计算。 Ⅱ自学考试要求 第一章绪论 （一）主要内容 1.化学反应工程的研究内容 2.化学反应工程的研究方法 3.化学反应工程的学科系统的编排 （二）自学考试要求 1.化学反应工程的研究内容 理解化学反应工程学是研究化学反应的工程问题的科学；传递过程（即反应器内的动量、热量和质量传递，简称“三传”）与反应动力学是构成化学反应工程最基本的两个支柱等说法的含义。理解化学反应工程学与相关学科的联系，化学反应工程本身的专门范畴。 2.化学反应工程的研究方法 理解化学反应工程的基本研究方法是数学模型法，数学模型的主要内容及其相互关系， 了解数学模拟放大法的大体步骤。 3.化学反应工程的学科系统和编排 理解按反应操作方式、反应器型式、和化学反应相态进行分类的方法；本课程编排的原 则和方法。 绪论部分在初次学习时，只能做到大体了解、待全部内容学习完毕后，应重新学习绪论， 才能做到理解。 第二章均相反应的动力学基础
(完整版)《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题 一、填空题 1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 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=累积 。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/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 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-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2.1010000 lg +- =T k ， 其活化能为 83.14kJ/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 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r 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 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 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 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 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 P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率 。 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 速率控制步骤 、 拟平衡态 。 22. 对于连续操作系统，定常态操作是指 温度及各组分浓度不随时间变化 。 23. 返混的定义： 不同停留时间流体微团间的混合 。
化学反应工程第一章习题参考答案
2010级第一章习题参考答案 1-1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇:空气:水蒸气＝2:4:1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。试计算：（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成 解一：（1）由（1-17）式得反应的选择性为： 0.629 Y S0.961196.11% X0.720 ==== （2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为 设甲醇的转化率为 A P 醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A=n A0(1-X A)=7.672 mol n P=n A0Y P=18.96 mol n C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W=n W0+n P+2n C=38.30 mol n O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 mol n N=n N0=43.28 mol 解二：（1）根据定义：目的产物收率 L A Y= A 消耗于主产物上的关键组分的量进入反应系统的的初始量 目的产物选择率 L A S= A 消耗于主产物上的关键组分的量转化了的关键组分的量 反应物的转化率 A A A x 转化了的关键组分的量＝ 进入反应系统的的初始量 转化率、收率和选择率的关系Y=S A x 已知：x CH3OH = 72% Y HCHO = 69.2% 则 % 11 . 96 % 72 % 2. 69 3 = = = OH CH HCHO x Y S
化学反应工程实验1
实验一变压吸附 利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以5A分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氧气的目的。 1 实验目的 （1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程； （2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素； （3）了解和掌握5A分子筛变压吸附提纯氧气的基本原理； 2 实验原理 物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。 氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩(四极矩用来描述核内正电荷分布与球对称之间的偏离状况)（0.31A）比氧的（0.10 A）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。 众所周知，当气体与多孔和固体吸附剂（如活性炭类）接触，因固体表面分子与内部分子不同，具有剩余的表面自由力场或称表面引力场，因此使气相中的可被吸附的组分分子碰撞到固体表面后即被吸附。当吸附于固体表面分子数量逐渐增加，并将要被覆盖时，吸附剂表面的再吸附能力下降，即失去吸附能力，此时己达到吸附平衡。变压吸附是在较高压力进行吸附，在较低压力下使吸附的组分解吸出来。从图1吸附等温线可看出，吸附量与分压的关系，升压吸附量增加，而降压可使吸附分子解吸，但解吸不完全，故用抽空方法得到脱附解吸并使吸附
化学反应工程复习题
《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器
1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。
化学反应工程第五版朱炳辰课后习题复习资料
第一章 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应： 3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+ 进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算 （1） （1） 反应的选择性； （2） （2） 反应器出口气体的组成。 解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为： 0.629Y S 0.961196.11% X 0.720==== （2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比）， A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol
1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下： 23CO 2H CH OH +? 23222CO 4H (CH )O H O +?+ 242CO 3H CH H O +?+ 24924CO 8H C H OH 3H O +?+ 222CO H O CO H +?+ 由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩 Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ） 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算： （1） （1） 一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2） （2） 甲醇的单程收率和全程收率。 解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料
化学反应工程实验材料学生
每个同学必须打印或复印一份并提前预习返混实验测定部分测定 一,连续流动反应器中得返混测定 A 实验目得 本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布得测定,将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度,从而认识限制返混得措施。本实验目得为 (1)掌握停留时间分布得测定方法。 (2)了解停留时间分布与多釜串联模型得关系。 (3)了解模型参数n得物理意义及计算方法。 B 实验原理 在连续流动得反应器内,不同停留时间得物料之间得混与称为返混。返混程度得大小,一般很难直接测定,通常就是利用物料停留时间分布得测定来研究。然而测定不同状态得反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同得停留时间分布可以有不同得返混情况,即返混与停留时间分布不存在一一对应得关系,因此不能用停留时间分布得实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。 物料在反应器内得停留时间完全就是一个随机过程,须用概率分布方法来定量描述。所用得概率分布函数为停留时间分布密度函数f与停留时间分布函数F。停留时间分布密度函数f得物理意义就是:同时进入得N个流体粒子中,停留时间介于t到t+dt间得流体粒子所占得分率为fdt。停留时间分布函数F得物理意义就是:流过系统得物料中停留时间小于t得物料得分率。 停留时间分布得测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用得就是脉冲法。当系统达到稳定后,在系统得入口处瞬间注入一定量Q得示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料得浓度变化。 由停留时间分布密度函数得物理含义,可知 (1) (2) 所以(3) 由此可见与示踪剂浓度成正比。因此,本实验中用水作为连续流动得物料,以饱与作示踪
化学反应工程
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《化学反应工程》课程综合复习资料 一、填空题 1、全混流反应器的E函数表达式为，其无因次方差2θσ= ，而平推流反应器的无因次方差2θσ＝。 2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是、、和。 3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应32 +→，原料为A和B的混合物， A B R 其中A含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A转化50％时，物料的总体积为。 4、基元反应的分子数（可能/不可能）是小数。 5、某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A转化80％需要10min，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时。 6、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和。 7、完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度，并且 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 8、多级混合模型的唯一模型参数为，轴向扩散模型的唯一模型参数为：。 9、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；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是。 10、对于反应23 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A):(-r B):r R ＝。
11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。 12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。 13、反应级数 （可能/不可能）大于3， （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不可能）是0。 14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。 15、在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。 16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应，一般可以出现三个定常态操作点M 1、M 2、M 3，如下图所示，其中M 1和M 3这两点我们称之为 的定常态操作点，M 2则称为 的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择M 1、M 2、M 3中 做为操作点。 17、某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min 转化率为50％，则转化率达到80％需时间_____min 。 18、某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/，则反应级数n 为2时，k 的单位为 _。 19、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。 20、下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达60%时，中间产物R 的化学反应工程定义总收率为 ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收率是 ，选择性是 。 21、所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指 、 和 ，“一反”是指 。 22、有一液相不可逆反应：