期末復(fù)習(xí)提綱反應(yīng)器選型1、 均相反應(yīng)器的選型（管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器的應(yīng)用、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、選型依據(jù)）2、 非均相反應(yīng)器的選型（氣固相催化反應(yīng)器：固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器的應(yīng)用、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、選型依據(jù)）反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及優(yōu)化動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1、 基本概念宏觀動(dòng)力學(xué)、本征動(dòng)力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程、均相反應(yīng)、單一反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、基元反應(yīng)、非基元反應(yīng)、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)分子數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)活化能、催化作用的定義、催化劑的特征、組成及功能2、 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)單一反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程 反應(yīng)速率的定義：化學(xué)反應(yīng)速率是單位時(shí)間，單位反應(yīng)體積內(nèi)反應(yīng)物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。 各反應(yīng)速率間的關(guān)系：當(dāng)V恒定時(shí)， =即以各組分的摩爾濃度的變化速率來(lái)表示反應(yīng)速率，上式僅適用于分批式操作。對(duì)連續(xù)操作（開放系統(tǒng)） 恒溫恒容條件下 零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)不可逆反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算（公式、特點(diǎn)）A產(chǎn)物（零級(jí)） A產(chǎn)物（一級(jí)） 2A 產(chǎn)物（二級(jí)） A+B產(chǎn)物（） A+B產(chǎn)物（） 恒溫變?nèi)輻l件下：膨脹因子的定義及涵義恒溫變?nèi)輻l件下0級(jí)、1級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。復(fù)雜反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程 掌握可逆反應(yīng)、平行反應(yīng)、連串反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá)可逆反應(yīng)：（一級(jí)反應(yīng)） （主） （副）假設(shè)其均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，其微分速率方程： （主） （副）反應(yīng)物A的總反應(yīng)速率為： 3、 非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)氣固催化反應(yīng)過(guò)程的一般步驟及控制步驟蘭格繆爾吸附模型及吸附等溫方程（單組分不解離吸附、兩組分不解離吸附）練 習(xí)填空、判斷與選擇1、反應(yīng)時(shí)間與初始濃度無(wú)關(guān)的是_級(jí)反應(yīng)。2、對(duì)反應(yīng)級(jí)數(shù)大于1的反應(yīng)，達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率，初始濃度提高，反應(yīng)時(shí)間增加。3、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)小于1的反應(yīng)，初始濃度提高時(shí)要達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)時(shí)間減少。4、反應(yīng)級(jí)數(shù)nl的反應(yīng)，大部分反應(yīng)時(shí)間是用于反應(yīng)的末期。高轉(zhuǎn)化率或低殘余濃度的要求會(huì)使反應(yīng)所需時(shí)間大幅度地增加。5、有幾個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，要用幾個(gè)動(dòng)力學(xué)方程式才能加以描述的稱為_反應(yīng)。6、所謂雙分子反應(yīng)是針對(duì)基元反應(yīng)而言的。7、對(duì)非基元反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)等于化學(xué)反應(yīng)式的計(jì)量系數(shù)。8、反應(yīng)級(jí)數(shù)只反映反應(yīng)速率對(duì)_的敏感程度。級(jí)數(shù)越高，_對(duì)反應(yīng)速率的影響越大。9、活化能只表明反應(yīng)速率對(duì)_的敏感程度?；罨茉酱?，_對(duì)反應(yīng)速率的影響越大。10、反應(yīng)A + B C，已知，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n=_。A. 0 B. 1 C. 2 D. 311、反應(yīng)3A P，已知，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n=_。A. 0 B. 1 C. 2 D. 312、下列屬于均相反應(yīng)的是_。A. 催化重整 B. 催化裂解 C. HCl與NaOH的中和 D. 水泥制造13、下列屬于非均相反應(yīng)的是_。A. 乙酸乙酯水解 B. 氫氣燃燒 C. HCl與NaOH的中和 D. 催化裂解14、對(duì)于一非恒容均相化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)組分A的化學(xué)反應(yīng)速率_。A. B. C. D. 15、對(duì)于一非恒容均相化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物B的化學(xué)反應(yīng)速率_。A. B. C. D. 理解下列術(shù)語(yǔ)：1. 間歇操作、半間歇操作、連續(xù)操作、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程、均相反應(yīng)、單一反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、基元反應(yīng)、單分子反應(yīng)、反應(yīng)級(jí)數(shù)2. 按照結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)，化學(xué)反應(yīng)器可分為哪些類型？3. 化學(xué)反應(yīng)器有哪三種操作方式？各有什么特點(diǎn)？4. 對(duì)于多組分單一反應(yīng)系統(tǒng)，各組分的反應(yīng)速率存在怎樣的關(guān)系5. 如何理解反應(yīng)級(jí)數(shù)和活化能與反應(yīng)速率的關(guān)系？6. 恒溫恒容均相0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)不可逆反應(yīng)的積分式的應(yīng)用7. 如何判斷一級(jí)反應(yīng)？8. 復(fù)雜反應(yīng)有哪些類型？9. 復(fù)雜反應(yīng)中某一組分的生成速率如何表達(dá)？流動(dòng)模型部分1、 基本概念停留時(shí)間、返混2、 理想流動(dòng)模型理想置換流動(dòng)模型的特點(diǎn)理想混合流動(dòng)模型的特點(diǎn)3、 理想反應(yīng)器的停留時(shí)間分布及其性質(zhì)（不要求）脈沖法：反應(yīng)器中的流體流動(dòng)達(dá)到定態(tài)后，在極短的時(shí)間內(nèi)將示蹤物注入進(jìn)料中（或者將示蹤物在瞬間代替原來(lái)不含示蹤物的進(jìn)料，然后又馬上恢復(fù)原來(lái)的進(jìn)料），然后分析出口物料中示蹤物濃度隨時(shí)間的變化，從而確定停留時(shí)間分布。階躍法: 反應(yīng)器中流體流動(dòng)達(dá)到定態(tài)后，自某一瞬間起連續(xù)加入示蹤物（或全部切換為只含示蹤物的進(jìn)料），然后檢測(cè)出口物料中示蹤物濃度隨時(shí)間的變化，以確定停留時(shí)間分布。過(guò)程實(shí)質(zhì)：輸入濃度從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的階梯變化。 數(shù)學(xué)期望：停留時(shí)間的數(shù)學(xué)期望就是物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間。 方差：方差是停留時(shí)間分布分散程度的量度。 理想置換和理想混合的方差？4、非理想流動(dòng)實(shí)際反應(yīng)器中流動(dòng)狀況偏離理想流動(dòng)狀況的原因降低返混程度的措施練習(xí)：填空與判斷：1、 理想流動(dòng)模型分為兩種類型，即_和_2、 返混專指_進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合3、 說(shuō)明下列反應(yīng)器中的返混情況：間歇反應(yīng)器中返混為_, 理想置換反應(yīng)器返混為_4、 理想混合反應(yīng)器返混為_, 非理想流動(dòng)反應(yīng)器返混為_5、 返混帶來(lái)的最大影響是_6、 返混對(duì)反應(yīng)來(lái)說(shuō)是有害的，必須采取各種措施進(jìn)行抑制。7、 降低返混程度的主要措施是_，通常有_和_兩種，其中重要的是_。8、 連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器為減少返混，工業(yè)上常采用_的操作。理想反應(yīng)器設(shè)計(jì) 1、反應(yīng)器計(jì)算的基本內(nèi)容及基本方程2、各種反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算間歇操作釜式反應(yīng)器：特點(diǎn)體積和數(shù)量計(jì)算動(dòng)力學(xué)計(jì)算法 或 間歇操作釜式反應(yīng)器達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率需要的反應(yīng)時(shí)間，只取決于過(guò)程的反應(yīng)速率，與反應(yīng)器的大小無(wú)關(guān)。連續(xù)操作釜式反應(yīng)器：基本特征：過(guò)程參數(shù)既不隨時(shí)間變化，也不隨反應(yīng)器內(nèi)部空間位置而變化，各處的物料組成和溫度都是相同的，且等于出口處的組成和溫度。單個(gè)連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器：多個(gè)串聯(lián)連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器解析法 圖解法：已知CA0 、CAN （或XAN）、VRi，求N 。連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的穩(wěn)定操作熱穩(wěn)定性的概念：反應(yīng)器本身對(duì)熱的擾動(dòng)有無(wú)自行恢復(fù)平衡的能力。有，則是熱穩(wěn)定性的；無(wú)，則是熱不穩(wěn)定性的。熱平衡：熱穩(wěn)定Qr=QC其他條件不變，僅進(jìn)料溫度或進(jìn)料流量變化對(duì)釜式反應(yīng)器熱穩(wěn)定性的影響。半間歇操作的釜式反應(yīng)器工業(yè)應(yīng)用通常使用的幾種半間歇操作形式連續(xù)操作的管式反應(yīng)器基礎(chǔ)計(jì)算方程式: 或 恒溫恒容的管式反應(yīng)器的計(jì)算：零級(jí)反應(yīng)：一級(jí)反應(yīng)：二級(jí)反應(yīng)：反應(yīng)器生產(chǎn)能力的比較間歇釜式、連續(xù)管式、連續(xù)釜式生產(chǎn)能力的比較；多個(gè)串聯(lián)的連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的組合優(yōu)化：掌握兩釜串聯(lián)，等溫下進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)的優(yōu)化問(wèn)題；自催化反應(yīng)的組合優(yōu)化：自催化反應(yīng)的速率特征，自催化反應(yīng)的組合優(yōu)化；復(fù)雜反應(yīng)的選擇性復(fù)雜反應(yīng)選擇性的定義：掌握可逆反應(yīng)和一級(jí)不可逆連串反應(yīng)的濃度效應(yīng)和溫度效應(yīng)，會(huì)根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析選擇最佳反應(yīng)器型式或反應(yīng)器組合方式，或適宜的投料方式。練習(xí)：1、某一反應(yīng)要求反應(yīng)物A濃度低、B濃度高對(duì)反應(yīng)有利，應(yīng)采用以下半間歇操作形式中的_情況A B C D2、下列_操作方式適合用于可逆反應(yīng)。 A B C D3、平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，選擇性Sp與_無(wú)關(guān)，僅是_的函數(shù)。 4. 如果平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，提高選擇性應(yīng)_。5、氣相反應(yīng)4A + B 3R + S進(jìn)料時(shí)無(wú)惰性氣體，A與B以31的摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子=_。A. 1/4 B. 2/3 C. 1/4 D. 2/36、全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判據(jù)為_、_。7、對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器為_。（全混流串平推流）8、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級(jí)反應(yīng)A B，當(dāng)時(shí)，求反應(yīng)至所需時(shí)間t=_秒。（D）A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 99009、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器10、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器11、對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(yīng)，其瞬間收率隨增大而單調(diào)增大，則最適合的反應(yīng)器為_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器12、 對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(yīng)，其瞬間收率隨增大而單調(diào)下降，則最適合的反應(yīng)器為_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器13、對(duì)于反應(yīng)，；，當(dāng)時(shí)如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率？ 答：對(duì)于平行反應(yīng)，所以，當(dāng)時(shí)應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率。判斷1、對(duì)于吸熱反應(yīng)必須考查釜式反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。2、釜式反應(yīng)器可用來(lái)進(jìn)行均相反應(yīng)，也可用于以液相為主的非均相反應(yīng)。 3、化工生產(chǎn)上，為了控制300500的反應(yīng)溫度，常用導(dǎo)生油作熱載體。4、應(yīng)用兩個(gè)按最優(yōu)容積比串聯(lián)的全混流釜進(jìn)行不可逆的一級(jí)液相反應(yīng)，假定各釜操作溫度都相同，已知此時(shí)的速率常數(shù)k=0.92h-1，原料液的進(jìn)料速度=10m3/h，要求最終轉(zhuǎn)化率0.9，試求V1、V2和總?cè)莘eV。 氣固相催化反應(yīng)器1、基本概念固定床反應(yīng)器（及其特點(diǎn)）、流化床反應(yīng)器（及其特點(diǎn)）、空隙率、形狀系數(shù)、有效系數(shù)、空速、流態(tài)化、散式流化床、聚式流化床、臨界流化速度、帶出速度、流化數(shù)、臨界壓降、膨脹比2、固定床反應(yīng)器 催化劑顆粒的當(dāng)量直徑及相互換算； 空隙率的定義、計(jì)算及影響因素； 流體流過(guò)固定床產(chǎn)生壓降的原因； 固定床中的傳熱過(guò)程及簡(jiǎn)化處理。3、流化床反應(yīng)器 流化床的壓降計(jì)算； 對(duì)g-s系統(tǒng) 流化床反應(yīng)器內(nèi)的傳熱 影響流化床與外壁的給熱系數(shù)大小的因素 流化床高及膨脹比 練習(xí)1. 由于催化反應(yīng)的吸附、脫附以及表面反應(yīng)都是與催化劑表面直接有關(guān)，故吸附控制、表面反應(yīng)控制和脫附控制稱為動(dòng)力學(xué)控制。2. 單位體積的催化劑所具有的表面積稱為形狀系數(shù)。3. 固定床的壓力降由流道阻力和分布阻力所組成。4. 固定床反應(yīng)器主要分為_式和_式兩大類。5. 流體通過(guò)固定床的壓力降主要是由于_阻力和 _阻力引起，當(dāng)流體流動(dòng)狀態(tài)為湍流時(shí)，以_阻力為主。6. 催化劑有效系數(shù)是指_實(shí)際反應(yīng)速度與催化劑內(nèi)外表面溫度、濃度相等時(shí)的反應(yīng)速度之比，當(dāng)=1時(shí)，反應(yīng)過(guò)程屬于_控制，當(dāng)1時(shí)，屬于_控制。7. 當(dāng)氣體由下而上流過(guò)催化劑床層時(shí)，由于uOG的不同，床層經(jīng)歷了 固定床 、流化床、 輸送床 三個(gè)階段。8. 固定床反應(yīng)器中，催化劑的表觀密度是1000kg/m3,床層的堆積密度是300 kg/m3,則床層的空隙率為 0.7 。9. 工業(yè)上，引進(jìn)流化數(shù)k表示操作氣速，流化數(shù)是指流化速度與臨界流化速度之比。10. 固定床中的傳熱實(shí)質(zhì)上包括了_、_以及_幾個(gè)方面。11. 氣流通過(guò)床層時(shí)，其流速雖然超過(guò)臨界流化速度，但床內(nèi)只形成一條狹窄通道，而大部分床層仍處于固定床狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為_A.溝流 B.大氣泡C. 節(jié)涌 D.騰涌12. 氣固系統(tǒng)常見的流化狀態(tài)為_：A、散式流化 B、溝流 C、聚式流化 D、大氣泡和騰涌13. 某流化床反應(yīng)器中所采用的催化劑顆粒的堆積密度與顆粒密度分別為2900kg/m3和5050kg/m3,試計(jì)算當(dāng)床層膨脹比為3時(shí),流化床床層空隙率是多少?補(bǔ)充題1.所謂流態(tài)化就是固體粒子像_一樣進(jìn)行流動(dòng)的現(xiàn)象。（流體）2.對(duì)于流化床反應(yīng)器，當(dāng)流速達(dá)到某一限值，床層剛剛能被托動(dòng)時(shí)，床內(nèi)粒子就開始流化起來(lái)了，這時(shí)的流體空線速稱為_。（起始流化速度）3.對(duì)于液固系統(tǒng)的流化床，流體與粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，流速進(jìn)一步提高時(shí)，床層膨脹均勻且波動(dòng)很小，粒子在床內(nèi)的分布也比較均勻，故稱作_。（散式流化床）4.對(duì)于氣固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器的粗顆粒系統(tǒng)，氣速超過(guò)起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡，氣速愈高，氣泡的聚并及造成的擾動(dòng)亦愈劇烈，使床層波動(dòng)頻繁，這種流化床稱為_。（聚式流化床）5.對(duì)于氣固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器，氣泡在上升過(guò)程中聚并并增大占據(jù)整個(gè)床層，將固體粒子一節(jié)節(jié)向上推動(dòng)，直到某一位置崩落為止，這種情況叫_。（節(jié)涌）6.對(duì)于流化床反應(yīng)器，當(dāng)氣速增大到某一定值時(shí)，流體對(duì)粒子的曳力與粒子的重力相等，則粒子會(huì)被氣流帶出，這一速度稱為_。（帶出速度或終端速度）7.對(duì)于流化床反應(yīng)器，當(dāng)氣速增大到某一定值時(shí)，流體對(duì)粒子的_與粒子的_相等，則粒子會(huì)被氣流帶出，這一速度稱為帶出速度。（曳力、重力）8.對(duì)于氣固相流化床，部分氣體是以起始流化速度流經(jīng)粒子之間的空隙外，多余的氣體都以氣泡狀態(tài)通過(guò)床層，因此人們把氣泡與氣泡以外的密相床部分分別稱為_與_。（氣泡相、乳化相）9.在流化床反應(yīng)器中，當(dāng)達(dá)到某一高度以后，能夠被重力分離下來(lái)的顆粒都以沉積下來(lái)，只有帶出速度小于操作氣速的那些顆粒才會(huì)一直被帶上去，故在此以上的區(qū)域顆粒的含量就近乎恒定了，這一高度稱作_。（分離高度）17簡(jiǎn)述聚式流化床的形成？ 答：對(duì)于氣固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器的粗顆粒系統(tǒng)，氣速超過(guò)起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡，氣速愈高，氣泡的聚并及造成的擾動(dòng)亦愈劇烈，使床層波動(dòng)頻繁，這種流化床稱為聚式流化床。18.簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)？ 答：1）傳熱效能高，而且床內(nèi)溫度易維持均勻； 2） 大量固體粒子可方便的往來(lái)輸送，對(duì)于催化劑迅速失活而需隨時(shí)再生的過(guò)程來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。3） 由于粒子細(xì)，可以消除內(nèi)擴(kuò)散阻力，能充分發(fā)揮催化劑的效能。19.簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的缺點(diǎn)？ 答：1）氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過(guò)床層，氣固兩相接觸不夠有效； 2）粒子運(yùn)動(dòng)基本上是全混式，因此停留時(shí)間不一。在以粒子為加工對(duì)象時(shí)，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，）且粒子的