化学反应过程与设备期末试题

1、化学反用设备与过程期末复习提纲反应器诜型K均相反应省的选型（掌提管式反应器、奋式反应器的应用,特点.结构、选型依据）:,非均和反应器的选型（至揖固定床反应器、流化床反应器蚪应月.特点、使用反应类型、反应器给构、近型依据）绦习型1、首式反应器的特直是什么？基本结构有哪些？答：管前反应器是曰多根细管串联或并联而构成的一种反应器遇冷长径比大于50-100.管苴反应器的特点为二1）单位体枳传热面积大，2）生产成率高，i）通用于大型化和连续化生产，便于计算机煲触控制.产品总量有保证4）返强小.舌内流林流型接近千理徂甘搅。管式反应器的结构组成包括；宜皆、当詈，密封埒、法兰及零囿件.受差补偿器、传热夹套、连

2、接管和机架等2、世定承反应器分为哪几种天星？E中单设绝热式固定床可造用十哪些化学班奂型？答，按传热方式分,囿定床反应器可分为绝热式和换热式固定床；按反应器中流体流动方向分，固定床反应卷可分为轴向流动和径向流动固定床，单段经热式固定床可看用于反应热效应不大,过程中允许涅度有较宽交动范围的反应，或者反应热效应比较入，但反应对于理庾奏化不敏感的化学反应；或者反应热效应很大，但是反应速至非冷快的化学反应3、it式反应器的基本结构及其作用是什么？答，咚釜式反应器主要由壳体、搅拌柒置.轴封加预热装餐四大部分，各部分的作用.壳体：您装物料.提供反应空间i控件装百：加强反应釜内伪料的均匀混合，强化传热和传质,

3、他甘.防止反应董中物料泄漏I接热装置，控制反应温度.4、蔺述固定床反应器的优吊戌;？替，凡是流体通过不动的庖体物利所形成的床层而进行反应的芸百都称作固定床反应器，优点，唯化泡在床层内不易坦拱.庶层内流体的而动接近于干推荀，与亚银式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容枳来获得较大的生产能力，诙点；置定床中的祷拘笠差，傕化的更授必须停产遂行。5、笥述液化床反应器的优缺点,？管，优点,D传热效能高，而且床内混度易维持均匀；2）大量团体垃干可方便的往来输送，计干傕化m迅速失活而去随门再生的过程来说，能够实现大规模的连续生产3）日于粒子金，可以甯除内扩散法力,能充分发挥催化剂的戏能。然点；1）气端

4、状况不均.不少气体以气泡状态经过床层，气一同两相后触不够有效.2）校子运动基本上是全混式,因此停留时间不一.在以粒子为加工讨象时.影响产品质量的均一性，且粒子的全混造成了三体的部分喷湿，影响反应迎率和造成副反应的槽加；3）粒子的磨接和带出造成他化剂的撞失，并要设置旋风分离器等侦子同收系统，W上，判吩与逃痒1，反应时间长短与初始浓度大小无关的是（-）级反应。2、对反应级数冲】的反应，达到同样转化率，初蛤浓度提高，反应卬间将堵加3、对反应级涿nl的反应,初始稳度提高，达到同样转化率,反应E寸间将减少.L反应级域口1的反应，大剖分反应时间是用于反应的末期。再转化率或低残余浓度的要求会使反应所需时间大

5、幅度地增加。5 .齐几干反应同时进行,要用几个动力学方程式才能加以描述的称力1艮杂）反应，6 .所谓双分子反应是针对基元反应而言的。八时三日元反应，反应级效等于化学反应式的计量系数。8.反应级数只反映反应速率对（浓度）的破息程度，领政越W,（浓度）对反应速率的影珀过大.9、活化能只哀明反应速率对（温度）的&感程度,活化能然大.（加度）对反应速率的题殖跑大。10、反应A+BfC,己知女工0I%",则反应级数"（B）,A.0B.1C.2D.311、反应3A-P,己知X=0.1Si。/*s,则反应级的g（A）.A.0B.1C.2D.312、F列属于均相反应的姥（C）.A.

6、傕化至夔B,催化裂解C.HC1与NaQH的中和D,水泥制造，2、A列相丁出以厘EJ走1八乩福化重整B,罐化裂解C.HCL与心0H的中和匚水泥制造13、下列属于非均相反应的是（D）.A.乙酸乙览水L氢气燃烧C.HC1与NaOH的中和D.僵化裂第1£5寸于一非桓容均相化学反应JA'-"B,反应组分人的化学反应速率-%=（A）.F=一前c.i=FD.一也15、5寸于一非恒谷均相化学反应r.°BB,反应产物B的化学反应速率。=（B）.4、流动模型部分（1）基本概念停留时间、返混（2）理想流动模型理想置换流动模型的特点理想混合流动模型的特点（3）非理想流动实际反应器

7、中流动状况偏离理想流动状况的原因降低返混程度的措施馍空与判断，1、理想琉动模型分为两种类型,即理想混合制动模型）和（足悲苴搦谛动模型）.二返混专指（不同时刻）进入反应落的物料之间的混合。3、说明下冽反应器中的退混情况.间歇反应器中运混为（0）,理想亘换反应器返混为（0）4、理想堤合反应器退正为（无穷大），非理想流动反应器返溟为（0到无穷大）。5、运温吊来的最大影响是（反应器进口处反应物高浓度区的津矢或降低）。6、返混对反应来说是有害的.必须采取各种措施进行抑制.、降低退湿程度的主要措施是（分割）,通常有（横向分割）的（纵向分割）两粗,其巾重要的是（横向分割八8.连续猊甘孝式反应器为诚少运混，工

8、业上帘采用（多卷串联）的操作.9、简达理想反应器的种类？箸，通帘所指时理想反应器有两类，理理昌合（完全混合）反应器和平推流（活塞瑞或析出流）反应署.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福合,器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推治反应琴是指落内反应物料以对同为隘速和一致的方向运行侈动，不存在不同停留时回的知科的赛合,所有的物料在器内具肓相同的停雷肘间.5、理徂反应器设计C1）反应修计算的基本内容及基本万春（2）各种反应器的设计计算a）间歇操作釜式反应黑；特点体和和数量计算动力学计算法，彳&或，7阻1（七）回殴操作釜式反应器达到一定转化率需要的反应时间，只勒

9、决于近程的反应速率，与反应篓的大小无关.b）连续操行釜式反应器，基乃、特任；过程参数既不像时间要化，也不随反应器内部空间位直面变化，各处的物料组成知裾度都是相同的，且等于出口处的组成矛:温度单个连续根值的釜式反及器，多个用球迂装操作的鎏式反应器解析法：图解法：已知go'CAx（或Xan）、Vr：,求N。C）连绫操作的管式反应器基础计算方程式：“K尸*dx工或_嗅，力dx$琅=HoI77=MoL7儿。（-七）%也。（-）恒温恒容的管式反应器的计算：零级反应：dx1r=c4已T%以叼一级反应：修k1-k卡kCA二级反应，产“dx.1z11°JokCAQ-xAykCMl-xv1-E

10、6.反应器生产能力的比较间欧笔式、运续管式、连续鎏式生产能力的比较多个串联的连续拼作釜式反应器的组合优化：掌握两壁串联.等温下进行一级不可逆反应的优化问题；自傕化反应的组合优化自信化反应的速率特征.自催化反应的彳且合优化，复:最反应的选悻性复杂反应选择性的定义，空运可应反应和一报不可逆连串反屈的浓度效应和海度效应会根羽动力学分析选择最隹反应器型式或反应器组合方式，或适宜的投料方式，填空,诜择1、某一反应要求反应物A浓度低、B浓度高对反应有利,应采用头下半间歇悌作形式巾的（A.B）恬3II（国目昌向2、下列（A、D）操作方式适合用干可逆反应ARAABRIIIf国h）曷血ABCD吐3、平行反应度）

11、的）阻S网）均为一级不可逆反应，若三王左己，这择性&与浓度）无关,仅是温一P（主）A4.如果平行反应*q均为一桀不可逆反应，若用；g选核性»应（升温）.5、气相反应4A+B3R+S进料时无惰性气体.A与B以3：1的库尔比选科，则膨味因子用=（C）.A1/1B.2/3C.-1/4D.-2/36、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为（Q仁Qc）、（dQrdT<dQcdT）7、对干自僻化反应,同合适的反应器为（迂续言式）（全混流富平椎旅）8、在间歌反应舞中进行等温二级反应A-B.-三°01C；加。/一当Cwul"。/时，求反应至G=0Qlmo2J所奖时间

12、3）秒.（D）A.5SC0D.8900C.9000D.99009、对于反应级数n>。的不可逆等用反应，为降低反应器容积，应选用（A3A.平推流反应器B.全福加反应器c.循讦操作的平推梳反应器a至眼温昌接平推源反应趋10、若于反应统费力<0的不可逆等混反应.为隆低反应器容积，应选招（R）.A.平推添反应器B.全混添反应器A.干班标以以55B.王诧质以及35c.循环屋作的平推福反应诰a全混流串疾平推建反应舞10.对干反应圾数n<0的不可逆等涅反应，为降低反应器容积，应选用（B）。4平椎流反应器R全湿沆反应器C.循环模作的平推流反应器D.全混花品按平推疣反应把;二11.计干单一反应

13、组分的平行反应耳睫间收率必随Cl但大而单温用大.则景适合的反应器为（A）eA.平推流反应器C.多量串联全根流反应器B.全混流反应器D.全混添串核平正隹反向器,112.对于单一或应组分的干行皮应” ,其瞬间收率0.隧C上增大而单调下降，则段适合的反应器为（B）.A.平推流反应罂C.多釜串联全琨玩反应器B.全混流反应器a全混淙半标平市流反应器1、对干气同催化反应,/ = E,分=刍0<,耳，当三,及时如何选择操作条件可以想离目的产物的收率？苔：该反应为平行反应.且二二.根据也怪性分析.应尽可能提亶反应温度.万可提高p的选择性.温高p的收率。2、方干可这放热反应如何选抵操作涓度？答；n对于放热

14、反应,要使反应速率尽可能保持良大，必续怅转化率为擢离，桧昆优温坦曲关相应降2）这是由干可逆放为反应，由千逆反应速率也能反应湍度的提喜而提高，净反应速率出现一极大宜；3）而&度的迸一步提高将导致正逆反应速率相琴而达至I化学平衡。判断1、对于吸热反应必旗考查釜式反应器的热稳定性问题。（错L金式反应器可用来进行为相反应，也可用于以液相为主的非均相反应.（对）3、化工生产上,为了控制300T（X第的反应限度,常展导生油作物载#。（错）计算1、对硝基京茶经碘化、盐析制备卜豆7箱茶羊码限钠，谈化时物料葛坦K每天5小，生产周期为13/）.温析时物料总量为每天20m3,生产周期为20h.若每个津化量体

15、积为2m-.0=0.74,末（1）州化釜数里与后备系数，（2）盐析器数是、体积（0=0.8）及后备系敌.3、在连续操作釜式反应署中送行一均相沧相反应A-»P.反应开始时反应物中不含产物，动力学方程为1a）=心,转化率为50%.如果换用体积相同的管式反应器,其他保持不变,则玮化率为多少？4、应用两个按最优容利比吊联的全猊流釜进行不可逆的一担滔相反应,假定各釜幄作温度都用同.已知此时的速率常散kR.92）T,原料液的进料速度，旧/h,要求最终转化率3=0,%试求QV：和息容枳V。5、液相反应A+B-P+S在一全湿釜中进行，速率岸数片=0。5加H.5.CM=C50=1,0»:o/

16、Z；求IDh=50%时,反应器的容积；2）若选料流量为l，min,C,=65"°/：求透口料液巾a的浓度.非均相反应器设计部分1、三固相催化反应器（1）.基本概念固定床反应器（及其特点）、模化床反应黑（及其持点）、空隙率、形状系数、有效鬃故.至速、流态化、时式流化床.条式毒化床、临界添化速度、带出速度、流化数、喧裳压降，膨胀比（2）固定床反应器催化剂药后的当量直径及用互项温：d:=R空隙率的定义、计算及影响因素;£=1-压Ps流体流过固定床产生压降的原因；固定床中的传热过程及简化处理。（3）流化床反应器流化床的压降计算；5=LQ2G（ppf）g=今（i-4）3-O

17、）g=£（i-Q（q二-Pf）g对g-s系统：A-A-AwW=LQ_Qp£=；A流化床反应器内的传热影响流化床与外壁的给热系数大小的因素绦习1由干傕化反应的吸附、脱附以及表面反应都是与催化剂表面直接有关,故修附控制.表五反应控制和脱附控制称力动力学控制（对）2单位体状的傕化剂所具有的表面积称为他状系颇。（借）3 固定床的压力降由添诣阻力和分布阻力所组成.（情J4 .固定床反应器主要分为（绝热式）式和（换热式）式两大类.5 .流体通过国定乐的压力降王荽是由于（在理，阻力和（局部）阻力引起,当流体流动状态为湍镒困.以（局部）因力为王。6 .催化剂有效系数n是指_实际反应速度与傕

18、化剂内外表面温度.浓窗相聿时的反应速度之比，当n二1阴，反应过程属于（动力学）笠制，当n<i时，居于（内扩敝）控制.?.当气体由下而上流过催化剂床层时，由于些的不同.乐层经历了固定床、端化床、输送床三个阶段o8 .施定床反应器中，傕化制侪表观密度是lOOOkgn/.床层的址积物度是300kg口】则床层的空潦率为9 .工业上，引进境化数k表示操作气速，流化数是指/化速度与临界流化速度之比。10 .底定床中的传热实质上包括了（颗粒与颗粒之间的传热）、（颖粒与流体之间的传热）以及（木层与北壁的传热）几个方面。10 .因正味卬啊传熄其版上已砧r（利粒与和根NIBJ+J作照八（和校与布住NI町削传

19、用）穴及见后月岩堡的传热）几个方面11 .气温通过床层酎，其流速虽然超过隘界流化速度，但床内只形成一条独窄通迫.而大部分床层仍处于固定床状忑，这种现象称为（A）.儿沟而B.大气泡C.节湎D.我而12 .气固系统档见的菰化状态为（C）,A、散式深化B、沟流C.秦式隘化D、大气泡和胃涌13 .某流化床反应器中所采用的僮化足颗粒的城和定庆与颗收前层分别为2900kgN和5050kgm：式计身当床层盹装比为3时:珠化床床层工隙率是多少？（0.81）14 .所涓流态化就是固体粒子像（流体）一样送行棉动的现象。15 .时干流化床反应器，当流河达到某一限值,床层训刚能移托或时.床内校干就开始深化起来了，这时

20、的花优空战速称为（起始梳化速度.16 .后干泡一固系统的温化床，温体与粒干的电度相差不大，故起始流化速度一股很小,流速进一步擢惠时，床层陵胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，板称作（散式潴化床），17 .对亍气一同系统的流化反反应器的相短粒系统,气不超过能始流化建尊后.就出现气泡，气速电有.气悒的聚并及造成的扰动亦愈&I定，便床后波动焕T，这种痂化度称为（突式流化床）I&对子气一固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中毙并并增大占据空个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置点号为止，这种情讥叫（节涌）19时干流化床反应器.当汽谈增大到某一定布时，流体计粒干的曳力与

21、粒的重力相等，则粒子会破气源带出.这一速度称为（带出速度或终错速度、2Q对于流化床反应器,当三选梢大到其一定值时,流侬对粒子的（曳力）与粒子的（重力）相等，则也子会状气温带出，这一速度称为带出速度.21 .对干气一固相德化床，部分气体是以起始流化速度而挖粒子之间的£原外，多余的气体都以气袍状忍通过床层，因此人们把气抱与气泡以外的石相床部分分别称为（气泡相）与（乳化相）.22 .在赤化床反应舞中，W达到某一岛度以后，能酷技生力分甚下来的知粒都以沉积下来，只有带出速度小于操作气速的那些粒粒才会一直横带上去.故在此以上的区域燕粒的包星就近平恒定了，这一高度称作（分志高度）。23 .而述奚式

22、流化床的形成？答，龙干气一固系统的潴化床反应泰的玛明粒系统，7嘎超过起始流化速度后,就出泡气泡.气速高，气洞的聚并及造成的扰动亦怠剧烈，使斥层拨动频爵.这种流化床称为聚式流化房.24 .简述Langmui等温吸附方程的基本特点？答I1）均匀表面（成理想表而），即催化剂表面各处的吸附能力是均一的.吸附热与表而己被吸附的程度如何元关，里分子层吸附；3）被吸附的分子间互不表用，也不奏不别的分子；4）吸附的机理均相同，值酊形成的珞合物均相同.25 .气一同相僻化反应的动力学步善？各，1反应物从气疏王体向傕化剂的外表面扩散和内孔扩散；2）反应物在僵化剂表面上吸附3）吸附的反应物转化成反应咕生成物.4）反

23、应生成份从催化剂表面上脱的下来；5）脱附下来的生成物向傕化剂外着面、气添主体中扩收。24 .凡是端体通过不动的固体物料所形成由床层而进行反应的某百部称隹固定床反应器）.25 .固定床中傕化剂不易厚损是一大优点，但更王要的是床层内宏体的流动将近于（平推流），因此与诋混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器客积来获得较大的生产前力.26 .囿定床中驰触的体积相当直径定义为具有相同体积的球粒子直位,玄达式=o27 .固定床中颗粒的面菽相当苴径是以外表面即相同的环形粒子的直径,表达式庶=o28 .固定床中颗粒的比袤面相W直径是以相同的比表面用的卦形粒子直径来表示，袭达式叽=，20对干非球形粒

24、子，其外表面积由必大干同体秋洋形粒干的外表面积牝,故可定义却粒的形状系例3s=30聪莉的形状系的佻对干琼林而言.黑=，君干苴他形状的式粒仰。（二1、均小干1）31.固定床Q的传热实质上包括了校内传热）.（颗粒与流柱间的传热）以及床层与器量的传热）几个方面.曾答如1、詈式反应署的特点是什么？基本结构有些？笞；管式反应器是由多根细管串踪或并联而杓成的一种反应翳.通市长径比大于5CM00.音式反应器的特点为，1）单位体积传热面积大：2）生产效率高，3）适用于大型化而连续化生产，便于i+算机集散控制，产品质量有保证；4）返起小，首内流体流型接近于理想置换.管式反应涔的结构组成包括，直管、笠管、壬封开、

25、法兰及案固件.涅厘补住器、传熟尖套、洼袈言和机架事2.同定床反应器分为哪对类型？其中单段绝热式周定床可活用干卷些化学反应类型？省，按传热方式分，固定床反应第可分为免热式和换扮式固定床按反应器巾漆体流动方向分，固定床反应器可分为轮向流动和径向海动固定床年段绝热式固定床可适用干反应热效应不大,过衽口允许混度有较宽支访范困的反应；或者反应热效应比较大，但反应对于正庆交化不敬感的化学反应；或者反应热效应很大，但是反应运率非常快的化学反应.3、堂式反的母本结构及其作用是什么Y答，选式反应器主要由克体、搅林某置、轴卦和短内装置四大部分各邰分的隹用，壳体，感装物料，提供反应空间；拐拌装置，加强反应釜内物料的

26、均匀混合，强化传热和传质，铀封，防止反应全中物料泄漏，换热装置，控制反应温度4.蔺述均相反应及其动力学的研究内容？笞；参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是B究各科因方如总度、僭化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响,并确定表达这些影胆团幸与反应速率十得1定量美系的速察方$9。5、简述Lat电皿ix等温吸附方程的基本收点？答，I）均匀表面（我理想去面），即傕化剂表面各处的的时能力是均一的，吸附热与表面己校吸附的程度如何无关；单分子层吸附；3）被唳附的分子间互不能响，也不影响别的分子；4）吸引的机理均相同,吸附形成的络合物均相同6、气一国相催

27、化反应的动力学步骤？答；1）反应物从干体向值化剂的外表面犷两和内孔扩附，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笆生成物，4）反应生成物从僵化剂表面上脱附下来5）脱附下来的生成物向偿化剂外表面、气流主体中扩散.7、简述，一微反应的宏观过程，A（g）+hB（1）-产物（1）?答，1）反应物气相组分从三相主体传递到气液相界面,在界面上直定达到气愤相平衡；2）反应物气相组分A从气液相界而扩散人液10,并在液相内反应，3）液相内的反应产物向浓度下降方向犷散，相产物贝J向界面#数；4）气相产物向气相主体扩散，8.筒沐H超反应器的种类？善,通常所指的甘挹反应耕官两类,H超显合（完全显合）反

28、应器和平推流（活至流或挤出流）反应器。所谓完全混合慌反应器是指线内的反应漆体除间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的沼度和技度，所谓平推端反应器是指器内反应竹科以相同的济连和一致的方向进行稼幼，不行在不同住留时间的物料的盘台，所有的物料在器内具有相同的停留时间.9、对于可逆放热反应如何选件操作温度？答：1）对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大.必须便转化率的捏虐.校星优渥度曲线相应降低温度，2）这是白于可逆放热反应，由于逆反应速率世随反应遑度的提寻而提高，泽反应逑率出观一极大佰3）而温度的逅一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡.10、商述固定床反应嚣的优缺*?答，凡是流体通过不动的固体崎科所形成的年层而遇行反应的装直都称作固定床反应器.优点，傕化剂在床层内不易增拱；床层内蹄体的流就;接近于平推清，与无混式反应器相比，用较少的傕比剂和较小的反应器交租率萩得较大的生产能力；缺点，囿定床巾的存热较差，悔化剂的更换必旗停产进行.mbjlieae.-ai'."tmufinrsiiujHTKXiznnrj心11、简述流化床反应芯的优缺点？答：优点,1）传热点能高,而且床内涅度易维持均匀，2）大星度休粒于可方便的往来斯去.方于傕化m出哽失活的畲寇时再生的过程来说，能够实现大规俣的迂续生产；3）由于担子组，可以稍除内扩散阻力