聚合反应工程复习题
《聚合反应工程》复习题
名词解释
◆间歇反应器
◆理想混合反应器
◆有效容积
◆容积效率
◆返混
◆流体微元
◆宏观混合
◆表观粘度
◆轴功率
◆线性放大比
◆流况
◆全挡板条件
◆泵送量
◆反应器的热稳定性
◆假塑性流体
判断
◆间歇反应器和平推流反应器的基本设计方程相同,所以二者的实际生产能力也相同。（）
◆对二级反应rA=kCA2，为完成一定的生产任务，平推流反应器比多级串联理想混合反应器所需体积小。（）
◆理想混合反应器在热稳定操作点,其放热线斜率小于移热线斜率。（）
◆在一连续操作搅拌釜中进行自由基聚合，为了使产物的聚合度分布较窄，应尽量达到宏观混合。（）
◆在间歇反应器中进行自由基聚合，产物的瞬时聚合度与累积聚合度相同。（）
◆多级串联理想混合反应器，串联级数越多，其停留时间分布越接近平推流反应器。（）◆搅拌釜内流体产生的旋涡是径向流况。（）
◆搅拌高粘度流体宜选用推进式搅拌器。（）
◆在间歇反应器中进行自由基聚合，产物的瞬时聚合度与累积聚合度相同。（）
◆对二级反应r A=kC A2，为完成一定的生产任务，
平推流反应器比多级串联理想混合反应器所需体积小（）；
单级理想混合反应器比多级串联理想混合反应器所需体积大（）。
◆普遍的物料衡算式包括四项：
流入速度 = 流出速度 + 反应掉的速度 + 累积速度
对间歇反应器，只有反应掉的速度 = -累积速度；（）
对连续流动反应器，稳态操作时，只有流入速度 = 流出速度。（）
◆用脉冲法测定反应器停留时间分布。即在极短时间，向稳定流动流体中加入一定量示踪剂，同时计时，并
不断分析出口处示踪剂浓度，用C/C
对t作图，可得到停留时间分布函数F（t）。（）
◆多级串联理想混合反应器的模型参数N，代表该模型由N个等容理想混合反应器串联，N只能
是整数
（）
◆在间歇反应器中进行自由基聚合，产物的聚合度分布窄，（）
在理想混合反应器中进行缩聚反应，产物的聚合度分布窄。（）
◆高聚物溶液或熔体多为假塑性流体，其在圆管中流动时的流速分布比小分子牛顿流体不均匀（）。
◆三种连续操作反应器：理想混合反应器，平推流反应器，多级串联理想混合反应器
其中返混程度最小的是多级串联理想混合反应器，（）
返混程度最大的是理想混合反应器。（）
选择题
◆普遍的物料衡算式包括四项：
流入速度 = 流出速度 + 反应掉的速度 + 累积速度
在间歇反应器中进行化学反应，只有（），
在连续流动反应器中进行化学反应，稳态操作时，只有（），
对连续流动反应器进行停留时间分布测定，则只有（）。
A、流入速度= 流出速度
B、流入速度= 流出速度+ 反应掉的速度
C、反应掉的速度= -累积速度
D、流入速度= 流出速度+ 累积速度
◆对二级反应r A=kC A2，为完成一定的生产任务，所需反应器体积最小的是（），
最大的是（）。
A、间歇反应器，
B、单级理想混合反应器，
C、多级串联理想混合反应器
◆多级串联理想混合反应器，串联级数越多，其停留时间分布越接近（）。
A、理想混合反应器，
B、平推流反应器
◆增加搅拌强度；减少釜串联级数，可以（）
A、加强返混，
B、减少返混
◆在某反应器中进行自由基聚合，产物的瞬时聚合度与累积聚合度相同，该反应器是（）。
A、间歇反应器，
B、平推流反应器，
C、理想混合反应器
◆在（）中进行自由基聚合，产物的聚合度分布窄，
在（）中进行缩聚反应，产物的聚合度分布窄。
A、间歇反应器，
B、理想混合反应器，
C、多级串联理想混合反应器
◆高聚物溶液或熔体多为假塑性流体，其在圆管中流动时的流速分布比小分子牛顿流体（）。
A、均匀，
B、不均匀，
C、相同
◆搅拌釜内流体产生的旋涡是（）流况。
A、轴向，
B、径向，
C、切向
◆搅拌高粘度流体宜选用（）搅拌器。
A、推进式
B、螺带式，
C、透平式
◆在一连续操作搅拌釜中进行自由基聚合，为了使产物的聚合度分布较窄，应尽量达到
（）混合。
A、宏观，
B、微观
◆三种连续操作反应器：
A、理想混合反应器，
B、平推流反应器，
C、多级串联理想混合反应器，
其中返混程度最小的是（），返混程度最大的是（）。
◆剪切作用小，以容积循环流动为主的搅拌器是（）。
A、推进式
B、桨式
◆反应物料在反应器内的停留时间分布和浓度变化经历都影响聚合产物的分子量分布宽窄。（），浓度变化影响大，在理想混合反应器中分子量分布窄；
（），停留时间分布影响大，在间歇反应器、平推流反应器中分子量分布窄。
A、活性链寿命短，
B、活性链寿命长
简答题
◆搅拌反应釜放大时，能同时实现剪切力、单位体积消耗功率、给热系数在大小反应器中相等吗？为什么？
◆简述怎样通过测定停留时间分布数据，得到不易精确测定的工业反应器的有效体积V
R
◆自由基聚合需要考虑瞬时聚合度及分布，还要考虑累积聚合度及分布。缩聚反应为什么只考虑累积聚合
度及分布而不考虑瞬时聚合度及分布？
◆写出下面几个准数的表达式，其代表什么特性？在工程计算中的用处。
N RE N P N qd
◆在计算悬浮搅动型搅拌的转速时，需求得设计沉降速度U d，请简述得到U d的步骤。
◆什么是返混？如何反映反应器中返混程度的大小？
◆与理想模型中的平推流反应器和全混流反应器相比，实际反应器的返混程度如何？通常采用什么样的模型
来替代计算？
◆在一个理想混合搅拌釜中分别进行二种化学反应，A为一级反应；B为二级反应。发现搅拌激烈程度对其
中一个反应的转化率有影响，而对另一个反应无影响。问：有影响的是哪个反应？为什么？
◆为什么在全混釜和间歇釜中进行自由基聚合和缩聚反应，产物聚合度分布宽窄相反？
◆在强力搅拌下，瞬时能否达到微观混合？为什么？
◆可以通过怎么样的计算来判断搅拌桨的桨叶是循环型的还是剪切型的？
◆若要减少反应器中的返混，可采取哪些措施？
◆对实际连续反应器进行计算时，常采用多级串联理想混合反应器模型替代，如何确定多级串联理想混合
反应器模型的串联级数N？
◆打漩现象有何危害？如何消除？
◆搅拌釜完成混合搅动靠搅拌桨的泵送能力，若知道釜径和工艺要求的搅拌级别，如何计算泵送量？
◆本书雷诺数有下面四种表达式，各用于何种计算
N Re =ρND2/μ
N Re（n）=ρND2/μa
N Re （p）=d p U tρ/μ
N Re =D eρ（U0U a）0.5/μ
◆搅拌器的剪切力大小与桨叶端速ND有关；搅拌器的循环能力与ND3成正比。N和D在一定范围内变化，
即采用较大桨径D较慢转速N，或采用较小桨径D较快转速N都可满足工艺要求，怎样选择有利？
计算题
◆一个反应器以脉冲输入法测得连续输出示踪剂浓度数据如下：
时间（分）0 3 6 9 12 15 18 21
出口浓度（mol/l）0 3 5 5 4 2 1 0
计算该反应器的平均停留时间τ；方差σt2；无因次方差σ2；
计算该反应器相当于多少个全混釜串联？
解：τ= [ΣtE(t)] /ΣE(t) = [ΣtC] / ΣC
= (3×3 + 6×5 + 9×5 + 12×4 + 15×2 + 18×1)/(3+5+5+4+2+1)
= 9 (min)
σt2=[Σt2E(t)] /ΣE(t)－τ2 = [Σt2C] / ΣC－τ2
= (32×3 + 62×5 + 92×5 + 122×4 + 152×2 + 182×1)/(3+5+5+4+2+1)－92 = 17.1 σ2 =σt2 /τ2 = 17.1 / 92 = 0.211
N = 1 /σ 2 = 1 / 0.211 = 4.74
答：该反应器相当于4.74个全混釜串联.
◆甲基丙烯酸甲酯用AIBN引发在60℃下本体聚合,已知K d=1.16×10-5秒,f=0.52,K p=367 l/mol.S, K t=0.93×107l/mol.S, 双基歧化终止。若引发剂浓度[I]=3×10-3mol/l （可在反应过程中视为常数）。
求：⑴用间歇操作预聚到转化率10%所需时间
⑵在连续操作搅拌釜中以30 l/min流速进料，达10%转化率所需釜有效体积
解：⑴ t = -ln（1-X）K t1/2/（2fK d [I] K p）
= -ln（1-0.1）×(0.93×107)1/2/（2×0.52×1.16×10-5×3×10-3×367）
= 4602 S
= 76.7 min
⑵τ= X /[ K p(2fK d[I]/K t)1/2(1-X)]
= 4853 S =80.9 min
V R = V0τ
= 80.9×30 =2427 L
◆在一个间歇釜中进行自由基聚合，假设：反应恒容、稳态条件成立、无链转移、偶合终止。K
d
= 2×10-6 ,
f = 0.8 , [I]= 0.01 mol/l , k
p = 176 l/mol.s, k
tc
= 7.2×107 l/mol.s,[M
]=5mol/l
求：①转化率为50%时的瞬时数均聚合度p n；
②在此瞬时生成的聚合物中，聚合度等于p n
n
的分子所占的数量分数；
③在转化率从0到50%间生成聚合物的累积数均聚合度Pn和累积重均聚合度Pw
④若聚合反应改在理想混合反应器中进行，其它条件不变，生成聚合物的累积数均聚合度Pn和累积重
均聚合度Pw为多少？
解： 2 f k d [I] = k tc [P·]2
[P·] = ( 2 f k d [I] / k tc)1/2= (2×0.8×2×10-6×0.01/7.2×107)1/2 = 2.108×10-8 mol/l υ0 = k p [M]0 / (k t [P·]) = 176×5 / (7.2×107×2.108×10-8) = 580
υ=υ0(1-X) = 580×0.5 = 290
①P n= 2υ= 290×2 = 580
②F n (j) = j /υ 2 exp (-j /υ) Fn(580) = 580/290 2 exp (-580 / 290) = 9.3×10-4
③Pn = X /∫X0 dx / pn = X /∫X0 dx / [2υ0（1－X）]
= 2υ0 X /∫X0 dx / [－d（1－X）/（1－X） ]= 2υ0 X /－ln（1－X）
= 2×580×0.5/—ln0.5 = 836.8
Pw = 1/X /∫X0 p w dx = 1/0.5 /∫X0 3υ0（1－X）dX︳
=3×580/0.5(X－X2/2)︱ X0
= 3×580/0.5(0.5－0.125)
= 1305
④理想混合P n = p n = 580
◆在间歇釜中用H2N（CH2）5COOH缩聚制备尼龙-6，反应结束后测得反应程度P=0。99，
⑴求数均聚合度P n，重均聚合度P W ，分子量分布指数D
⑵若该聚合反应改用连续操作的理想混合反应器进行,反应程度保持不变, 数均聚合度P n，重均聚合度P W ，分子量分布指数D为多少?
⑶尼龙-6常用来制作成锦纶纤维,纺丝要求聚合物分子量分布尽可能窄, 在哪个反应器中制得的尼龙-6更适合?
⑷若工艺要求尼龙-6制备采用连续操作,要提供适合纺丝的尼龙-6树脂, 应如何设计反应器? 解: ⑴P n= 1 / (1－P) =1 / (1－0.99) = 100
P W = (1＋P) / (1－P) = (1+0.99) / (1－0.99) = 199
D = P W / P n =1+P =1+0.99 = 1.99
⑵P n= 1 / (1－P) =1 / (1－0.99) = 100
P W = (1＋P2) / (1－P)2 = (1+0.992) / (1－0.99)2 = 19801
D = P W / P n =19801/100 = 198.01
⑶∵间歇釜D＜＜理想混合反应器D , ∴在间歇釜中中制得的尼龙-6更适合纺丝
⑷若需连续操作, 反应器应采用多级串联.
◆标准釜直径T=3m ，搅拌器直径D=1 m ，无挡板，采用六叶园盘平直叶搅拌桨，D ：L ：b=20:5:4, 流体密度ρ=1200Kg/m3, 粘度μ =60CP , 搅拌转数N=60 rpm, 求搅拌功率P 解：N Re = ρND 2 / μ = 1200×1×1/0.06 = 2×104
N Re ＞300 无挡板 查表得 α=1, β=40
q = (α－lg N Re ) /β=( 1－lg20000) / 40 = －0.0825 N Fr = DN 2 / g = 1×12 / 9.81 = 0.102 N Fr q = 0.102-0.0825 = 1.207
由图查得υ=1.2 Np = υ N Fr q = 1.2×1.207 = 1.45
P = Np ρN 3D 5 = 1.45×1200×13×15 = 1730 W = 1.73 KW
◆年产1000吨顺丁胶反应釜，已知釜体积 V 1 = 1.5 m 3
,釜径 T 1 = 0.9 m,螺带式搅拌,浆径 D 1 = 0.9 m, 转数N 1 = 100 rpm,实际消耗功率P 1 = 5.57 KW,釜内壁传热系数α 1 = 50 Kcal/hm 2℃,要采用相似放大法扩大为年产10000吨规模, V 2 = 12 m 3，b=0.5，按单位体积功不变( P/V = 常数 )放大,求放大后的反应釜径 T 2、搅拌浆径 D 2、搅拌转数 N 2、消耗功率 P 2、釜内壁传热系数 α2
解：V 2/V 1=12/1.5=8=Lr 3 Lr=2 T 2= Lr T 1=2×0.9=1.8 m D 2= Lr D 1=2×0.9=1.8 m
N 2= Lr -2/3N 1=2 -2/3×100=62.996 rpm P 2= Lr 3 P 1=23×5.57= 44.56 kw
α2 = Lr 4b/3-1×α1=24×0.5/3-1 ×50= 39.685 Kcal/hm 2℃
◆年产1000吨顺丁胶反应釜，已知釜体积 V 1 = 1.5 m 3,釜径 T 1 = 0.9 m,螺带式搅拌,桨径 D 1 = 0.9 m,转数N 1 = 100 rpm,实际消耗功P 1 =5.57 KW,釜内壁给热系数α1=50 Kcal/hm 2℃, b=0.5,要采用相似放大法扩大为年产10000吨规模, V 2 = 12 m 3，按给热系数α不变(α = 常数 )的准则放大,求放大后的反应釜径T 2、搅拌桨径D 2、搅拌转数N 2、消耗功率 P 2 解： V 2 / V 1 = 12/1.5 = 8 = Lr 3 Lr = 2 T 2 = Lr T 1 = 2×0.9 = 1.8 m
D 2 = Lr D 1 =2×0.9 = 1.8 m 当按(α = 常数) 的准则放大时 Nr = Lr 1/b – 2 = 21/0.5 – 2 = 1
N 2 = Lr 1/b –2×N 1 = 21/0.5 – 2×100 = 100 rpm
Pr = Lr 3/b – 1 = 23/0.5 – 1 = 32
P 2 = P 1× Lr 3/b – 1 = 5.57×32 = 178.24 kw
◆釜径T = 1.2 m 的搅拌釜中装有一个浆径 D = 0.4 m 的六叶圆盘直叶透平搅拌器,（ D ：L ：B=20：5：4 无挡板），搅拌器转数N = 120 rpm ，釜内有密度ρ=1053 Kg/m 3、稠度系数K=56.7 Kg.m -1sn -2、流动行
为指数 n = 0.469的羧甲基纤维素水溶液，请按线图计算搅拌功率。 解：N = 120 rpm = 2 S -1 ΥaV = k s N=11.5×2=23 S -1
μa = K ΥaV n-1= 56.7×230.469-1 =10.728 Kg/m S N Re(n ) = (1053×2×0.42)/10.728 = 31.409
N Re(n)<300
查(图5-13)得:Φ= 4.5 =N p
P= N pρN3D5 =4.5×1035×23×0.45 =388 (W)
◆一个用于预聚的搅拌釜，釜径T = 1 m，透平式搅拌器，浆叶直径D = 0.4 m，搅拌器转数N =
90 rpm，
单体粘度μ=1 Kg m-1s-1，密度ρ= 871 Kg m-3，问这种条件下，作为混合效果来看，达到了几级搅拌？
解：N = 90 rpm = 1.5 S-1
N Re = ρND2/μ= 871×1.5×0.42/1 =209.04
D/T=0.4 查(图5-17)得: N qd= 0.44
qd= N q d ND3 =0.44×1.5×0.43 =0.04224 m3/s
u = 4 qd /(πT2) = 4×0.4224/(3.1416×12) =0.05378 m/s = 3.2269 m/min
由(表5-5)查得: u = 3.2269 m/min相当于接近二级搅拌(3.7 m/min)
◆用两个釜式反应器串联以连续操作生产乙酸乙酯，物料在反应器内为理想混合,假定反应恒温恒容,第一釜醋酸转化率X A1=35%，第二釜醋酸转化率XA2达55%，动力学方程为YA=KCA2，式中K=17.4 L/kgmolmin,醋酸与乙醇的起始浓度都为0.00175 kgmol / L,进料速度V0=1784.9L/h, 试计算此二反应器有效体积
解：V R1=(X A1×V0）/｛K×C A0（1-X A1）2｝
=（0.35×1784.9）/｛17.4×0.00175×（1－0.35）2×60｝=809.3 L
=｛(X A2－X A1）×V0｝/｛K×C A0（1-X A2）2｝
VR2
=｛（0.35－0.35）×1784.9｝/｛17.4×0.00175×（1－0.55）2×60｝=964.9 L
证明
试证明间歇操作时，一级反应转化率到99.9%所需时间约为转化率到50%所需时间的10倍；而在单釜连续操作时（为理想混合），则为999倍。
设Χ1=0.999 , Χ2=0.5
间歇操作,一级反应: t=1/k ln[1/(1－Χ)]
t1/ t2={1/k ln[1/(1－Χ1)]}/{ t=1/k ln[1/(1－Χ2)]}= {ln[1/(1－Χ1)]}/{ ln[1/(1－Χ2)]} = ln0.001/ ln0.5 ≈10
单釜连续操作,一级反应: τ=Χ/[ k(1－Χ)]
τ1/τ2={Χ1/[ k(1－Χ1)] }/{Χ2/[ k(1－Χ2)] }={Χ1/[ (1－Χ1)] }/{Χ2/[ (1－Χ2)] } =[0.999/(1－0.999)]/ [ 0.5/(1－0.5)] =999 得证.
聚合反应工程基础复习提纲
第一章绪论 1. 说明聚合反应工程基础研究内容 ①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础; ②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段; ③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制. 第二章化学反应工程基础 1.间歇反应器、连续反应器 间歇反应器：物料一次放入，当反应达到规定转化率后即取出反应物，其浓度随时间不断变化，适用于小规模，多品种，质量不均。 连续反应器：连续加料，连续引出反应物，反应器内任一点的组成不随时间而改变，生产能力高，易实现自动化，适用于大规模生产。 2. 平推流、平推流反应器及其特点： 当物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动，此时在流体的流动方向上不存在返混，这种流动形态就是平推流。 具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。 特点：①在稳态操作时，在反应器的各个截面上，物料浓度不随时间而变化， ②反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变，故反应速率随时间位置而改变，及反应速率的变化只限于反应器的轴向。 3. 理想混合流、理想混合流反应器及其特点： 反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合，使各点浓度相等，且不随时间变化，出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。 与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。
特点：①反应器内物料浓度和温度是均一的，等于出口流体组成②物料质点在反应器内停留时间有长有短③反应器内物质参数不随时间变化。 5. 容积效率：指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下，平推流反应器与理想混合反应器所需的总体积比 7.返混：指反应器中不同年龄的流体微元间的混合 8、宏观流体、微观流体 宏观流体：流体微元均以分子团或分子束存在的流体； 微观流体：流体微元均以分子状态均匀分散的流体； 9.宏观流动、微观流动 宏观流体指流体以大尺寸在大范围内的湍动状态，又称循环流动； 微观流体指流体以小尺寸在小范围内的湍动状态 11.微观混合、宏观混合P70 微元尺度上的均匀化称为宏观混合； 分子尺度上的均匀化称为微观混合。 1.按物料的相态、结构形式、操作方式和流体流动及混合形式分类，反应器可分为那几类？ 按物料相态来分：均相反应器、非均相反应器； 按结构形式来分：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等； 按操作方式来分：间歇反应器、连续反应器、半连续反应器 按流体流动及混合形式来分：平推流反应器（或称活塞流、柱塞流、理想置换反应器）、理想混合流反应器（或称完全混合反应器）、非理想流动反应器
反应工程考试复习题..
一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共20分） 请在每小题的空格上，填入正确的答案 1.固体催化剂的主要组成有主催化剂（活性成份），___助催化剂_和____载体____。 2.化学反应过程按操作方法分为__连续操作、分批式操作(或间隙操作)、半分批式（半间隙）操作。 3.均相反应是指 参与反应的物质均处于同一相 。 4.关键反应组分K 的转化率的定义式为0 0k k k k n n n x -=(或用相应的文字表述)_。 5.生成目的产物的反应称为____主反应 _，其它的均称为____副反应__。 6.平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，选择性S p 与浓度无关，仅是__温度_ 的函数。 7.链反应的三个阶段为链的引发、_链增长 、链终长。 8.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_内扩散__和__外扩散_的影响。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为__分子扩散（或容积扩散）_。 10. 实际反应器中停留时间分布密度E(t)的方差2 θσ为_____0~1___。 11.具有良好搅拌装置的釜式反应器按___理想混合(或全混流)___反应器处理。 12.对于恒容的平推流管式反应器___平均停留时间(或-t ) 、__空时(或τ)_、反应时间一致。 13.对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用___全混流(或完全混合）_反应器为宜。 14.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ 微观流体_。 1.工业催化剂所必备的三个主要条件是：__活性好__、___选择性高___、寿命长。 2. 平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主 E ＞副E ，提高选择性P S 应____提高温度____。
化学反应工程试题集及复习题
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。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 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。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
反应工程期末考试试题
反应工程期末考试试题集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物 的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合 和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程； 3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应， 包括气相均相反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○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作条件；○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。 9.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。
聚合反应工程基础
第二章化学反应工程基础 1.说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。 研究内容：①以工业规模的聚合过程为对象，以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础； ②将一般定性规律上升为数学模型，从而解决一般技术问题到复杂反应器设计，放大等提供定量分析方法和手段；③为聚合过程的开发，优化工艺条件等提供数学分析手段。 简而言之：聚合反应工程研究内容为：进行聚合反应器最佳设计；进行聚合反应操作的最佳设计和控制。2.动力学方程建立时，数据收集方式和处理方式有哪些？收集方式：化学分析方法，物理化学分析方法处理方式：积分法，微分法。3.反应器基本要求有哪些 ①提供反应物料进行反应所需容积，保证设备一定生产能力；②具有足够传热面积；③保证参加反应的物料均匀混合4.基本物料衡算式，热量衡算式 ①物料衡算：反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积累速度=0（简作：流入量-流出量-消失量-积累量=0） ②热量衡算：随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效应-积累热量=05.何谓容积效率？影响容积效率的因素有哪些 工业上，衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率，它等于在同一反应，相同速度、产量、转化率条件下，平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比：η=Vp/Vm=τp/τm。影响因素：反应器类型，反应级数，生产过程中转化率有关6.何为平推流和理想混合流？ ①反应物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动，此种流动形态称平推流；②由于反应器强烈搅拌作用，使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混合，使各点浓度相等且不随时间变化，出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。7.实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件？ ①Qr=Qc，Qr体系放出热量；②dQc/dT>dQr/dT，Qc除热量；③△T=T-Tw 化学反应工程试题答案 一、单选题：（共60 小题，每题0.5分） 1、化学反应工程是研究如下问题的学科：（A ） A、化学反应器工程问题 B、化工单元操作 C、反应器特性 D、传递特性 2、化学反应工程研究的对象是：（A） A、化学反应器 B、单元操作 C、化工流程 D、化学工艺 3、连续操作的反应器的独立变量为（C） A、浓度 B、反应时间 C、反应器体积大小 4、理想混合的间歇反应器的独立变量为（B） A、反应速率 B、反应时间 C、反应空间 5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是：（C） A、反应物浓度 B、反应时间 C、反应空间 6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A） A、参数随时间变化 B、参数随空间变化 C、累积量为零 D、累积量不为零 7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 10、若CSTR 的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 11、在CSTR 中进行一级不可逆反应，最多可以有几个定常态操作点？（D） A、0 B、1 C、2 D、3 E、4 12、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？（C） A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR 专业资料 一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共20分） 请在每小题的空格上，填入正确的答案 1.固体催化剂的主要组成有主催化剂（活性成份），___助催化剂_和____载体____。 2.化学反应过程按操作法分为__连续操作、分批式操作(或间隙操作)、半分批式（半间隙） 操作。 3.均相反应是指 参与反应的物质均处于同一相 。 4.关键反应组分K 的转化率的定义式为0 0k k k k n n n x -=(或用相应的文字表述)_。 5.生成目的产物的反应称为____主反应 _，其它的均称为____副反应__。 6.平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，选择性S p 与浓度无关，仅是__温度_ 的函数。 7.链反应的三个阶段为链的引发、_链增长 、链终长。 8.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_扩散__和__外扩散_的 影响。 9.对于多性的催化剂，分子扩散很复杂，当径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这 种扩散通常称为__分子扩散（或容积扩散）_。 10. 实际反应器中停留时间分布密度E(t)的差2θσ为_____0~1___。 11.具有良好搅拌装置的釜式反应器按___理想混合(或全混流)___反应器处理。 12.对于恒容的平推流管式反应器___平均停留时间(或-t ) 、__空时(或τ)_、反应时间一致。 13.对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用___全混流(或完全混合）_反 应器为宜。 14.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ 微观流体_。 1.工业催化剂所必备的三个主要条件是：__活性好__、___选择性高___、寿命长。 2. 平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，提高选择性P S 应____提高温度____。 单选题 1. 对于反应级数n ＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。（A ） （A ）平推流反应器 （B ）全混流反应器 （C ）平推流串接全混流反应器 （D ）全混流串接平推流反应器 2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。（P22） （A ）加料时间 （B ）反应时间 （C ）物料冷却时间 （D ）清洗釜所用时间 3. 下列单位不属于反应速率的是_______。（P13） （A ）mol/(g ﹒s) （B ）m 3/s （C ）mol/(m 2﹒s) （D ）mol/(m 3﹒s) 4．反应 A B C →+，12.50 k s -=，则反应级数为_______。（P 13） A ． 0 （ B ）1 （ C ）2 （ D ）3 5. 反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0?=，则反应级数 n=_______。（P 13） （A ）0 （B ）1 （C ）2 （D ）3 6. 气相基元反应 B A →2，进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，则膨胀率为_______。（P58） （A ）-1 （B ） （C ） （D ） 7. 下面反应器中不属于理想反应器的是_______。（P21） （A ）间歇反应器 （B ）全混流反应器 （C ）平推流反应器 （D ）膜反应器 8. 下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。（B ） （A ）平推流反应器串联 （B ）全混流反应器串联 （C ）平推流反应器并联 （D ）全混流反应器并联 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，0.01 /A A r C mol L s -=?，当C A0=1 mol/L 时，求反应至C A0= mol/L 所需时间t=_______秒。（P43） （A ）400 （B ）460 （C ）500 （D ）560 化学反应工程 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。 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？ 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，恒容时的空时等于体积流速只比，所以三者相等。 2、简述非理想流动向扩散模型的特点 答：①在管内径向截面上流体具有均一的流速。②在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律。③轴向混合系数在管内为定值。④径向不存在扩散。⑤管内不存在死区或短路流 3、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：阶跃示踪发是对于定是常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F（t），F(t)=C t /C 0。 4、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：脉冲示踪法是对于常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入体系的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持体系内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t)，F（t）= C A /C A0 5、气-固相催化反应的动力学步骤？ 答：①反应物从气流主题向催化剂的外表面和内孔扩散。②反应物在催化剂表面上吸附。 ③吸附的反应物转化成反应的生成物。④反应生成物从催化剂表面上脱附下来。⑤脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。 6、简述双膜理论 答：该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞留状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主题内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双模分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 7、简述固定床反应器的优缺点？ 答：①催化剂在床层内不易磨损②床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器③容积来获得较大的生产能力④固定床中传热较差⑤催化剂的更换必须停产进行 8、简述理想反应器的种类及其特点？ 答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 9、气固催化测定本征动力学的基本要求，及其原因和采取的措施？ 答：测定气固催化本征动力学时，必须消除内、外扩散的影响，使过程属于动力学控制。 原因：仅在这种情况下的宏观动力学与本征动力学相同。措施：增大外扩散传质系数（增强对流）及催化剂颗粒的外表面积；减小催化剂颗粒体积。 10、简述建立非理想流动的流动模型的步骤？ 答：通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布；根据所得的有关E（t）或F(t)的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果;通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。 11、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线E(t)，E(t)=C t V/M 12、简述气-液反应的宏观过程：A（g）+bB（l）→产物（l）？ 答：①反应物气相组分从气相主体传递到液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；②反应物气相组成A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；③液相内的反应产物想浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散 ④气相产物向气相主题扩散 13、简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型和拟均相一维模型的特点？ 答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。非均相模型考虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度的差别，考虑在流体流动的方向（轴向）上有温度和浓度的变化，而在与流向垂直的截面上（径向）则是等温和等浓度的。 14、对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：①对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度②这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值③而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。15、停留时间分布函数F(t)的含义？ 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，在出口流体中停留时间小于 第八章 1 聚合反应器 ?从操作方式来看它能进行间歇、半连续、单釜和多釜连续操作，以满足不同聚合过程的要求。?反应釜一般带搅拌装置，且形式多样。 1.1 釜式聚合反应器（聚合釜） （1）釜体（2）搅拌装置基本结构4 （3）密封装置（4）传动装置 ?封头 （1）釜体端部法兰式结构：开式结构、釜盖重包括：上下封头、直立圆筒、接管、法兰、支座等 5量较轻，适用压力较低、容积较小的反应釜选用。 闭式、留人孔式结构： 闭式结构、无法兰、结构简单、造价较低，适用容积大的反应釜。 6 几种搅拌设备筒体的高径比H 1/D 1 种类罐内物料类型高径比一般搅拌罐液-固相、液－液相 1～1.3?筒体 7气－液相1～2聚合釜悬浮液、乳化液 2.08～ 3.85发酵罐类 发酵液 1.7～ 2.5 高径比较大？ 991010 反应釜材质：不锈钢、搪瓷 11 管道颜色标识 原料：灰色空气：蓝色氮气：黑色1313水：绿色热介质进出管：红色 产物放料管：灰色 1414 1515 传感器：测量反应物 的温度、压力或其它参数。 16 17 视镜 18 支座：小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承式支座。 19 20 如何有效的排除聚合反应热，保持反应温度？ ①夹套冷却 夹套传热：饱和水蒸汽、热水、冷水、冷冻盐水、热导油等。 22 ?蒸汽加热和液体加热的方向？ ①夹套冷却 夹套传热：饱和水蒸汽、热水、冷水、冷冻盐水、热导油等。 压力MPa 温度 ℃压力 MPa 温度 ℃0010102002001335230.010102.00.200133.50.050111.00.300143.50.100120.00.400151.50.150 127.0 0.520 160.0 夹套附加内冷管冷却——大型聚合釜或要求低温操作 24 化环09030904反应工程复习大纲 一. 填空题 1.化学反应速率可以表为前提是▁▁▁▁。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容） 2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇） 3. 对于反应，则_______。（）（考点：反应物和产物的速率之比等于其化学计量系数之比） 4化学反应速率式为，用浓度表示的速率常数为，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数，则=_______。（）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系） 5在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，该步骤的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。（拟平衡态） （考点：理解拟平衡态、速率控制步骤的定义，用于推导非基元反应动力学） 6如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_______。(提高温度)（考点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？） 7一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应 ______。（降低）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR空时OR停留时间）问题） 8气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。物理吸附的吸附热要_______化学吸附热，物理吸附是_______分子层吸附，而化学吸附是_______分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单）（考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别） 9气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为_______。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量） 10.在轴扩散模型中，彼克莱准数_______，（）Pe很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料的流动形态接近______。（平推流或活塞 一、填空（40分） （1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （3）空间速度是指 ___________ ， 空间时间是指 __________。 （4）反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 （6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、 及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0． （10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系： 外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较； 内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。 （11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用 反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主 要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指 《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容和研究法。 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程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学程的推导。 9、由已知的动力学程推测反应机理。 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式的确定。 7、平推流与全混釜的组合式及其计算。 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、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部效率因子的定义。 《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？ 聚合反应工程基础复习提纲 第一章绪论 1.说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。 第二章化学反应工程基础 概念 间歇反应器、连续反应器 平推流和理想混合流 平推流反应器、理想混合流反应器及其特点 膨胀率 容积效率 停留吋间分布密度函数、停留吋间分布函数、平均停留吋间 返混 宏观流体、微观流体 微观流动、宏观流动 混合时间 微观混合；宏观混合 问题 1.按物料的相态、结构形式、操作方式和流体流动及混合形式分类，反应器可分为那几类？ 2.形成返混的主要原因有哪些？ 3.理想反应器设计的基本原理是什么？ 4.反应器的流动模型冇哪些？各有何特点？ 5.平推流及理想混合反应器的停留时间分布有何特点？ 6.返混对简单反应、复杂反应和连串反应各冇何影响？ 7.描述连续式反应器的重要性质有哪些？ 8.微观混合和宏观混合对理想混合反应器各有何影响？ 9.影响容积效率的因素有哪些？ 10停留时间的测定方法有哪些，各适用于什么具体情况？ 11停留吋间分布和返混之间有什么关系？研究流动模型有何意义？ 12动力学方程建立时，数据收集方式和处理方式有哪些？ 第三章 1.在双分子热引发和双基终止时，间歇式和连续全混式反应釜对产物的转化率、累积平均聚合度有何影响？ 2.在连锁聚合中，采用间歇操作和连续操作对其转化率和平均聚合度和分子量分布冇何影响？ 3.要制取高分了量的缩聚物时，在理论上和操作方式上可采取哪些措施？ 4.间歇操作的和连续全混反应釜对缩聚反应的分子量分布冇何影响？ 5.返混和混合对聚合度分布的影响。 6.粘度对聚合物反应的影响。 第四章 1.流体分类，何为牛顿流体，非牛顿流体？非牛顿流体又冇哪些类型？ 2.高分子流体为什么多属于假塑性流体？ 3.为什么触变性流休和震凝性流体有特殊的流变行为？ 4.一般对丁涂料类流体希望其具有何种流动特性，为什么？ 5.影响高分了流体流变行为的主要因素有哪些？如何对这些影响进行理论分析 6.非牛顿流体的流动行为指数对流体在圆管中的流动行为和聚合反应结果有何影响 7.对非牛顿流休在圆管中层流流动规律进行研究有何重要意义？ 第五章 1.搅拌器一般具冇哪些功能？ 2.搅拌釜内的流体的流动分为哪两个层次 化学反应工程习题 第一部分：均相反应器基本理论 1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N 2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为 S R B A 2 121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5 .02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？ 3、某气相反应在400 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？ 4、在973 o K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化， 试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。 6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S 已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？ 聚合物反应工程基础知识总结 第一章（填空、选择、简答） 1.聚合物反应和聚合物生产的特点： ①反应机理多样，动力学关系复杂，重现性差，微量杂质影响大。 ②除了要考虑转化率外，还要考虑聚合度及其分布，共聚物组成及其分布和序列分布，聚合物结构和性能等。 ③要考虑反应时候的聚合物流动、混合、传热、传质等问题。 ④要考虑反应器放大的问题。 2.本课程研究内容： 1)聚合物反应器的最佳设计。 2)进行聚合反应操作的最佳设计和控制。 第二章（所有题型） 化学反应器：完成化学反应的专门容器或设备。 1、反应器分类： 1)按物料相态分类（这个老师重点上没说） 2)按结构型式分类 3)按操作方式分类 间歇反应器：在反应之前将原料一次性加入反应器中，直到反应达到规定的转化率，即得反应物，通常带有搅拌器的釜式反应器。优点是：操作弹性大，主要用于小批量生产。 连续操作反应器：反应物连续加入反应器产物连续引出反应器，属于稳态过程，可以采用釜式、管式和塔式反应器。优点是：适宜于大规模的工业生产，生产能力较强，产品质量稳定易于实现自动化操作。 半连续操作反应器：预先将部分反应物在反应前一次加入反应器，其余的反应物在反应过程中连续或断连续加入，或者在反应过程中将某种产物连续地从反应器中取出，属于非稳态过程。优点是：反应不太快，温度易于控制，有利于提高可逆反应的转化率。 （PS：造成三种反应器中流体流动型态不同是由于物料在不同反应器中的返混程度不一样。返混：是指反应器内不同年龄的流体微元之间的混合，返混代表时间上的逆向混合。） 2、连续反应器中物料流动型态 平推流反应器： ⑴各物料微元通过反应器的停留时间相同。 ⑵物料在反应器中沿流动方向逐段向前移动，无返混。 ⑶物料组成和温度等参数沿管程递变，但是每一个截面上物料组成和温度等参数在时间进程中不变。 ⑷连续稳态操作，结构为管式结构。 理想混合流反应器： ⑴各物料微元在反应器的停留时间不相同。 ⑵物料充分混合，返混最严重。 ⑶反应器中各点物料组成和温度相同，不随时间变化。反应工程总复习题(答案)
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第8章 聚合反应工程基础
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