第一章绪论
1. 说明聚合反应工程基础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.
第二章化学反应工程基础
一、概念
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。
4.膨胀率：反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率
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
6. 停留时间分布密度函数、停留时间分布函数、平均停留时间
停留时间分布密度函数：系统出口流体中，已知在系统中停留时间为 t 到dt 间的微元所占的分率 E(t)dt
停留时间分布函数F(t):系统出口流体中，已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t)
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
10.混合时间
指经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间
11.微观混合、宏观混合 P
70
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。
二、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？
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
2. 形成返混的主要原因有哪些?
①由于物料与流向相反运动所造成,
②由于不均匀的速度分布所引起的,
③由于反应器结构所引起死角,短路,沟流,旁路等.
3.理想反应器设计的基本原理是什么？
①提供反应物料进行反应所需的容积，保证设备有一定的生产能力
②具有足够的传热面积，保证反应过程中热量的传递，使反应控制在适宜的温度下进行
③保证参加反应的物料均匀混合
4.反应器的流动模型有哪些？各有何特点
理想流动模型（平推流模型、理想混合流模型）、非理想流动模型（多级理想混合模型、层流流动时的速度分布模型、扩散模型、带死角和短路的理想混合模型）
平推流模型：流体以平推流流动，全部物料的停留时间都为V/v
不存在返
混
理想混合流模型：物料的停留时间分布最宽，返混最大
多级理想混合模型:可用来描述偏离平推流不太大的非理想流动反应器，只需要一个参数来表示返混大小
层流流动时的速度分布模型：流体不发生轴向返混；流体的返混仅仅是由于管中流体的不同流速所引起的；流体为牛顿流体
扩散模型：介于理想混合流和平推流之间的，用来描述具有不同返混程度的非理想流动模型
5.平推流及理想混合反应器的停留时间分布有何特点？
平推流停留时间分布特点：t≥τ时，F（t）=1；t<τ时，F（t）=0
理想混合停留时间分布特点：t=0时，F（t）=0，t=∞时，F（t）=1，停留时间分布宽。
6.返混对简单反应、复杂反应和连串反应各有何影响？
返混对简单反应无影响，因为大多从间歇反应中得到恒温恒容的简单反应；
返混影响到复杂反应的产物分布，从而可以采用不同的操作方式来提高目的产物的收率；
返混会影响到连串反应的物料平均停留时间，因此为提高目的产物的收率，首先应选择平推流反应器或间歇反应器，然后才考虑理想混合反应器。
7.描述连续式反应器的重要性质有哪些？
停留时间分布密度函数E（t），停留时间分布函数F（t），数学期望，方差，返混
8.微观混合和宏观混合对理想混合反应器各有何影响？
宏观混合与微观混合对不同级数的化学反应的影响是不同的。
只有一级反应时，微观混合与宏观混合的反应结果是一样的；
当n<1时，微观混合能提高转化率，有利反应
当n>1时，宏观混合有利于反应
9.影响容积效率的因素有哪些？
反应器类型,反应级数,生产过程中转化率
10.停留时间的测定方法有哪些,各适用于什么具体情况?
阶跃示踪法→试验装置；脉冲示踪法→工业反应器
11.停留时间分布和返混之间有什么关系?研究流动模型有何意义?
返混造成停留时间分布,二者有密切关系,可用停留时间分布定量描述同类反应器中返混程度,而同一停留时间分布可由不同情况的返混程度与之相适应.
意义:流动模型是为了研究反应器内流体的实际流动形态,在不改变其性质的前提下,对其加以适当的理想化,这种适当理想化的流动形态称为流动模型,所以流动模型是反应器中液体流动形态的近似概括,是设计和放大反应器的基础.
12. 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.
13. 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
14. 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=0
15. 实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件?
①Qr=Qc, 体系放出热量; Qr ②dQc/dT>dQr/dT, 除热量; Qc ③△T=T-Tw 第三章 聚合反应工程分析 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、累计平均聚合度有何影响？ 间歇式：X=Q Mo kt ki kp ][)2(11 15.0+- 连续全混式：X=1+Q Mo kt ki kp Q Mo kt ki kp ][]2[2]][)2(41[1225.0γγ++ 故连续全混式转换率高，但平均聚合度小。 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有何影响？ 同一歧化终止，无链转移时，理想混合流操作的瞬间聚合度及聚合度分布与间歇操作相同；平均聚合度及聚合度分布不同。 单基终止，无链转移时，理想混合流操作的聚合度分布比间歇操作的窄； 平推流操作：平均聚合度和聚合度分布与间歇操作相同。 对于理想混合反应器，分子量分布窄；（浓度不变） 对于间歇反应器，分子量分布宽。（浓度从高到低） 3.要制取高分子量的缩聚物时，在理论上和操作方式上可采取哪些措施？ ①应将反应产生的低分子物质排出体系外； ②要尽量保证严格的原料官能团等当量比，配料要准，原料要纯，防止物料中混入能终止缩聚的单官能团杂质。 ③在反应到一定程度时，外加一定量的单官能团物质以实行“端机封锁”而使缩聚终止。 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有何影响? 间歇操作或接近平推流的塔式反应器可获得分子量分布窄的缩聚物； 理想混合操作时，产物的分子量分布要比间歇操作时宽。 5.返混和混合对聚合度分布的影响。 当活性链的寿命较物料在反应器中的平均停留时间短时，浓度历程是影响聚合度分布的主要因素，聚合度分布由窄至宽为：理想混合反应器，非理想混合反应器，平推流反应器； 当活性链的寿命较平均停留时间长时，停留时间分布是决定聚合度分布的主要原因。上述情况正好相反。 6.粘度对聚合物反应的影响。 粘度增加，链自由基卷曲，活性端基被包裹，双基扩散终止困难，链终止速率下降，产生凝胶效应，出现自加速现象。 第四章化工流变学基础 1.流体分类 按流体力学观点:分为理想流体和实际流体两大类.理想流体又称为无黏性流体,实际流体又称黏性流体,可分为牛顿流体与非牛顿流体. 2.何为牛顿流体,非牛顿流体?非牛顿流体又有哪些类型? 流动曲线通过坐标原点的一直线的流体称为牛顿流体; 凡流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标原点的流体称为非牛顿流体. 非牛顿流体分为三大类:非依时性(假塑性,胀塑性,宾汉流体) ;依时性(触变性,震凝性) ;粘弹性流体(入口效应,弹性回缩,爬杆效应,***) 3.高分子流体为什么多属于假塑性流体 大分子链的取向原因,大分子链为无规线团,彼此缠结,对流动阻力大,表现出较大的黏度.当流动而受较大剪切作用时卷曲缠结的大分子结构被拉直取向, 伸直后大分子在液体层间传递动量作用较原来小,因而随γ增加,表现出η减小,因此多属于假塑性流体. 4.为什么触变性流体和震凝性流体有特殊的流变行为? 由于在一定剪切条件下,流体的结构随时间而受到逐步破坏,受破坏结构在剪切作用停止作用后又可以恢复,体现出独特流动行为. 5.一般对于涂料类流体希望其具有何种流动特性,为什么? 一般希望具有触变性. 因为触变性可使涂料在受外力作用下变成易流动的液体,而当外力消失后又很快恢复到高黏性不流动状态,这样易于涂刷而又能保持涂刷后不流动,尤其适用于垂直面上的涂刷. 6.影响高分子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 影响主要因素有高聚物平均分子量,分子量分布,压力,温度,以及溶液浓度. ①存在一临界分子量Mc, M>Mc,黏度急剧增加，为非牛顿流体:M ②对分子量相近,分子量分布较宽的流体,比分子量分布较窄流体较早出现非牛顿流体转变,且分子量分布越宽,偏离牛顿流动也越远. ③温度:温度增加,黏度η下降.对于柔性,温度对其影响不大,链段运动易, 活化能小. ④浓度:聚合物溶液浓度增加,溶液黏度η0 增加.临界浓度 Cc,当 C ⑤压力影响:压力影响流体自由体积,压力 P 增加,自由体积下降,引起黏度增加. 7.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？ N 下降,假塑性流体在管中流速分布比牛顿均匀;反应器中 C,T,及径向分布也越均匀,分子量分布也越窄. 8.对非牛顿流体在圆管中层流流动规律进行研究有何重要意义? 非牛顿流体与牛顿流体不同流动特性,二者动量质量传递特性也有所差别,进而影响到热量传递,质量传递,及反应结果.因此对流速分布及压力降等问题研究,不仅能决定管中流体输送量与功率消耗,同时能了解影响管式反应,塔式反应器中物料浓度,温度分布,进而影响反应速度和分子量分布情况. 9.何为表观粘度?剪切应力与剪切速率的比值称为表观黏度,Ma=Z/r 第五章搅拌聚合釜内流体的流动与混合 1.搅拌器一般具有哪些功能? 混合,搅动,悬浮,分散等 2.搅拌釜内的流体的流动分为哪两个层次 宏观状况:循环流动;微观状况:剪切流动. 3.循环流动的三个典型流动分别是什么?哪些流动对混合有利?哪些需克服? 径向流动,轴向流动,切线流动; 径向和轴向对混合有利,起混合搅动及悬浮作用;切线流动对混合不利. 4.何为打旋现象?如何消除打旋现象 当η不大,搅拌转速较高时,桨叶放在釜中心线时,液体将随桨叶旋转的方向沿着釜壁滑动,釜内液体在离心力的作用下,涌向釜壁,使液面沿壁上升,中心部分液面下降,形成一个旋窝,通常称打旋现象. 消除打旋现象:偏心安装可减弱漩涡,安装挡板,加导流筒可有效消除. 5.试说出几种搅拌器的构型,特点和应用? ①桨式搅拌器:桨叶构型为平桨,斜桨,锚形或框形桨者.特点:结构简单, 转速低,桨叶面积大,平桨,斜桨适用于η为 0.1-102Pa·s的液体搅拌;锚式, 框式对高η液体. ②推进式搅拌器:三瓣叶片;适合湍流程度不高,循环量大.优点:结构简单, 制造方便,适用于η低,液量大液体搅拌.剪切作用不大,循环性能好. ③涡轮式搅拌器:桨叶形式很多,有开式和闭式两类.应用较广并处理程度范围广液体.适用于低粘到中等程度液体混合,液液分散,液固悬浮及促进良好传热,传质,或化学反应. ④螺杆及螺带式搅拌器:适用于高粘度液体. 6.搅拌器应满足哪些基本要求?选择搅拌器的基本方法是什么? 保证物料混合, 消耗最小功率, 所需费用最低, 操作方便, 易于维修. 选择基本方法: A.生产上对搅拌无特殊要求,可参照生产时所用类似搅拌经验地选择. B.对搅拌有严格要求,且又无类似过程搅拌型式,应对设备工艺过程的操作类别,搅拌要求及经济性全面分析评价,找到主要控制因素进行选择适应型式 C.对于过程开发或生产规模很大工程,在一定试验基础上,研究出最佳搅拌器桨叶形式,尺寸及操作条件,再相似模拟放大进行设计计算. 选择搅拌器原则: (1)均相液体混合:主要控制因素为容积循环速率. (2)非均相液体混合:使互不相溶液体能良好分散. (3)固体悬浮:容积循环速率和湍流强度. (4)气体吸收及液相反应:保证气体进入液体后被打散,被气泡均匀的分散.控制因素:局部剪切作用,容积循环速率及高转速. (5)高粘度体系控制因素:容积循环速率及低转速 7.搅拌器的功率消耗主要用于那些方面?计算搅拌器功率有何重要意义 搅拌器所消耗的能量;搅拌轴封所消耗;机械传动所消耗 意义: (1)搅拌功率是衡量搅拌强度的主要物理量; (2)是搅拌机械设计的基本数据; (3)根据搅拌功率的选用搅拌电机 8.从搅拌器的功率曲线可以得到哪些重要信息? 功率函数;功率准数;雷诺数：1. Nre=1-10:曲线斜率为-1,搅拌层流区; 2. Nre=10-1000:搅拌过滤区; 3. Nre》1000:搅拌湍流区,为一水平直线 9.气液体系的搅拌功率与均相体系相比有哪些特点? 液体中通入气体,降低了被搅拌液体的有效密度,因此也就降低了搅拌功率, 搅拌功率可采用均相液体搅拌功率分析计算方法并加以修正.而大量通入气体时,开始出现大气泡,功率消耗不再明显变化,称"液泛" . 10.何为泵送指数?其对搅拌器计算有何重要作用 qd=Nqd*ND3,Nqd 为泵送准数.包含了流体的流速和搅拌的泵送能力,反映了搅拌的剧烈程度 11.搅拌级别一般范围几个等级？10 个等级 12.常用的搅拌桨叶直径的大致范围如何 选定桨叶直径与釜径比值 D/T=0.2~~0.8 平桨 0.5~~0.83 涡轮 0.33~~0.4 推进式 0.1~~0.33 13.何为颗粒雷诺数?其在不同的范围时,密度差如何计算 NRe(p)=(dputρ)/μNRe(p)<0.3 层流 >103 湍流密度差 : (ρp-ρ)/μ(层流) (ρp-ρ)/ρ(湍流) 14.聚合反应的搅拌级别一般选择几级？一般分为十个等级 15.悬浮程度与那些因素密切相关? 桨叶转速越高,直径越大,颗粒沉降速度愈小,所得悬浮程度越高. 16.层流和湍流是=时的搅拌功率如何计算?为什么? 因次分析:P=f(N,D,ρ,μ,g)搅拌功率准数:Np=P/(ρN3p5 ),Np=NFrqf(NRe) NRe=DN2/g:搅拌弗鲁德准数层流区:P=KMN2D3 重力影响可忽略,即不考虑 NFr 影响 Np=K NRe-1 湍流区:P=KρN3D5 湍流区功率曲线呈一水平直线与 Re 无关,Np 为常数. 第六章搅拌聚合釜的传热与性质 1,聚合速率在聚合过程中一般有三种类型,其中那些对反应控制比较有利? 可采用那些措施实现这种过程? 减速型,加速型,匀速型； 匀速型对反应控制有利； 引发剂半衰期使用得当,也可逐渐或分批加入单体或催化剂使 Rp 保持均衡. 2, 传热装置有哪些类型? 夹套,内冷件,回流冷凝器,体外循环冷凝器 3,哪些反应不宜采用釜外循环热交换?为什么? a 对要求严格控制反应温度的一类聚合反应不宜采用液相外循环热交换装置应用于 polymer,使物料下降 5~10 ℃ b 悬浮聚合造成结块也不宜 c 而对剪切敏感胶乳体系应慎用,因为循环泵 r 很大,易破坏胶乳稳定性 d 本体聚合,体系黏度过大,泵送困难,也不宜 4, 试概括传热速率方程和总传热系数方程,讨论提高反应釜传热能力有效措施? Q=KA(ti—t0 ) Q:传热速率 A 传热面积 Ti 流体温度 To 截热体温度 K 传热系数 1/K= 1/αi+1/α0+ξδ/λ, αi,α0 釜内外壁传热同类系数ξδ /λ: 导热部分总热阻δ:厚度λ:导热系数增大传热面积,降低冷却水温度以扩大温差,提高总传热系数可提高传热速率降低体系黏度,改善搅拌效果提高αi 和 K 重要途径夹套中冷却水流 提高 K 重要途径：例夹套内安装挡板, 扰流喷嘴,多点切向进水使水处于剧烈流动状态,提高α0 ξδ/λ减小:λ较高材质,设法降低黏釜物和挂胶现象及时进行清釜,改善冷却水水质以及水垢沉积 第七章搅拌聚合釜的放大 1.何为放大效应?为什么会出现放大效应?何为冷模试验? 反应器放大后,一般会引起大小反应器间的热量,质量传递及流体流动状况等物理过程变化,造成两者速度,温度,浓度分布及停留时间分布的差异,影响反映结果效应称之为放大效应 掌握设备的几何尺寸及操作条件对搅拌釜内动量,热量,质量,停留时间分布和微观混合的定量关系的试验称冷模试验 2.在工程上有哪几种放大方法?简述各种放大方法基本原理? 放大方法有;数模放大法相似放大法逐级经验放大法 数模放大法:通过动力学研究和模式确定催化剂种类,反应物浓度,温度,反应时间,剪切等对反应速率,产物质量和收率的关系,并综合以一数学模型来描述 相似放大 :在配方不变的前提下,不论反应机理如何,若工业反应器中速度分布,浓度分布,温度分布和停留时间分布均与反应器相同,两者反应后果也必然相同四种分布并非独立,相互呈复杂制约关系,找出对反应后果影响最大的关键混合参数及其适应的范围,并以此混合物参数作为放大准则 3.如何理解和应用相似放大? 相似放大着眼于如何在工业反应器中复现模拟反应器结果.相似放大应用于搅拌聚合釜. 1.搅拌设备传热放大可分为按动力相似放大,按传热系数相等放大,按单位体积传热速率不变放大,按搅拌聚合釜搅拌放大. 5.搅拌釜传热可采用哪几种方法放大 动力相似,叶端速度相等,给热系数相等,单位体积输入搅拌功相等,单位体积传 热速率不变,总传热系数 K 放大 6.几何相似系统中，概括N 对几何相似体系可在数个几何相似但容积不同的搅拌釜中进行试验，求出每个釜中能获得合格产品的转速。由此确定转速N和桨径D的关系。 第八章聚合过程及聚合反应器 本体法 本体法的最大特点是在聚合过程中，除了引发剂不须加入分散剂、乳化剂等聚合助剂或溶剂，所以产品的纯度高与其他聚合方法相比，工艺简单，能耗低，成本低，对环境污染小。从反应器的利用率来看，它是所用聚合方法中最高的。 本体聚合困难的问题是如何及时、有效地移走反应放出的大量反应热。特别在反应后期，转化率高，反应体系的粘度剧增，造成混合、传热困难，反映情况恶化。不及时带出反应热，体系温度上升，聚合度下降，聚合度分布加宽，副反应增加。严重出现爆聚现象。 1 、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。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。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。 4、数模放大的基本原理：是通过动力学研究和模试，确定催化剂种类、反应物浓度，反应时间剪切对反应速率、产品质量和收率的关系，并综合从一数学模型来描述 5 、相似放大的基本原理：在配方不变的前提下，不论反应机理如何。若反应器中的速度分布，浓度分布，温度分布和停留时间分布均匀与模试反应器相同，则两者的反应结果必然想同 6 、连续乳液聚合与间歇乳液聚合的四个不同点：①连续操作得到的粒子数比间歇操作小，聚合速率也较间歇低②与间歇乳液聚合粒径分布比连续聚合宽③间歇乳液聚合中阻聚作用只存在诱导期，而连续聚合中阻聚作用存在于整个过程④间歇乳液聚合无瞬态过程，而连续聚合有瞬态过程 7 、聚合反应器选择原则：①充分考虑并满足聚合反应特性②经济效益上的考虑③应充分考虑聚合反应器特性对聚合物质量的影响 8 、放大原则：在相似放大中，每一个准数代表的放大规则经常是矛盾的，所以在放大过程中要抓起控制作用的因素，保持与这些因素有关的准数在放大过程中不变，而对其他因素加以适当照顾。 9 . 反应器应满足的三个要求：①提供反应物料进行反应所需的容积，保证设备有一定的生产能力②具有足够的传热面积，保证反应过程中热量的传递，使反应控制在适宜的温度下进行③保证参加反应的物料均匀混合 10、造成返混的主要原因：①物料与流向相反的运动造成的②由于不均匀的速度分布所引起③由于反应器结构所引起的死角，短路，沟流，旁路 11、返混对聚合度分布的影响：1停留时间分布：停留时间分布越窄则聚合度分布越窄；2浓度历程的影响：若反应器中无聊浓度维持不变则聚合度分布越窄；当活性链寿命短时，浓度历程是影响的主要原因，此时理想混合流反应器返混程度最大，浓度均一故聚合度分布最窄，平推流反应器分布最宽；当活性链寿命较长时，停留时间分布是决定聚合度分布的主要原因，此时平推流反应器停留时间分布分布最窄，故聚合度分布最窄。 12.粘度对聚合物反应的影响：以自由基反应为例，在低转化率下，其反应速率受粘度影响较小，但在工业聚合过程中，通常转化率很高时，此时随粘度的增加，体系会产生凝胶效应，产生自动加速现象，原因是随着反映的进行体系粘度不断增加，链自由基卷曲，活性端基甚至被包埋，双基扩散终止困难导致终止速率下降而引发速率几乎不因粘度增加而减小，故导致聚合物总体生成速率升高聚合加速。但当转化率很高时单体的扩散也受到阻碍Kp也下降导致总的聚合速率也下降，一般当T>Tg时，Kp受扩散控制影响较小，可不考虑粘度影响；当T→Tg 时Kt 、Kp均受扩散控制影响均需考虑粘度变化。 13、按桨叶构型分搅拌器分为哪几种：1桨式搅拌器：结构简单、转速低、桨叶面积大；2推进式搅拌器：结构简单制造方便，适用于液体粘度低液量大的液体搅拌。剪切作用不大、循环性好；3涡轮式搅拌器：较大的剪切力，适用于低粘度到中粘度的液体混合。4螺杆螺带式：适用于粘度较大的场合。 14、几何相似体系放大准则的确定方法：对几何相似体系可在数个几何相似但容积不同的搅拌釜中进行试验，求出每个釜中能获得合格产品的转速。由此确定转速N和桨径D的关系。 15、根据聚合反应器的形式，可将聚合反应器分为哪几类？其中釜式反应器由哪几部分组成，各自的作用是什么？ 按形式可分为釜式，塔式，管式和特殊类。釜式反应器主要由釜体，搅拌装置，传热装置，密封装置四部分组成。釜体是反应器的主体，用来剩反应物料。搅拌装置是使釜里物料均匀混合。传热装置的作用是提供釜内物料的反应温度，热量并及时将多余热量穿成釜外。密封装置的作用是确保釜内反应物料在较为密封的状态下进行反应，以防物料泄露。 16、反应放大的方法有那些，各自原理是什么？ 放大有数模放大和相似放大。数模放大的基本原理是通过动力学研究，确定催化剂种类，反应物浓度，温度，反应时间，剪切等对反应速率，产品质量，和收率的关系，并综合以数学模型来描述，同时有通过冷模试验掌握设备的几何尺寸及操作条件对搅拌釜内动量，热量，质量，停留时间分布和微观混合的定量关系。并相应建立传递过程模型。 相似放大原理是在配方不变的前前提下，不论反应机理如何，若工业反应器中的速度分布，浓度分布，和停留时间分布均与模试反应器相同，则两者的反应结果相同。 17.搅拌聚合釜传热装置有那些具体要求，传热装置与那些，各自特点是什么？搅拌聚合釜对传热装置的要求有：高的传热速率，结构简单，避免有易引起挂胶的粗糙表面及导致结构的死角。易于清洗。传热装置有（1）夹套特点是最常采用的装置，结构简单，在处理粘度较高的物料时由于传热系数下降，可采用提高夹套内传热介质的湍动来增加搅拌釜的传热系数。（2）内冷件最常采用内冷管和内冷挡板，内冷管管壁较薄，冷却水流速大，所以传热系数比夹套大的多，从而改善聚合釜传热条件。（3）回流冷凝特点是以蒸汽冷凝方式传热，传热系数高，传热面积不受釜容积限制。（4）体外循环冷凝器不用于要求反应温度的聚合反应，对胶乳的剪切稳定，提高乳液聚合可采用体外冷却，但对剪切敏感的胶乳体系应慎用。 聚合反应之名解释 1、返混：反应器内停留时间不同的流体微元间的混合； 2、膨胀率：反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率； 3、宏观流体：流体微元均以分子团或分子束存在的流体； 4.微观流体：流体微元均以分子状态均匀分散的流体； 5、混合时间：经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间。 6、微观流动：流体以小尺寸在小范围内的湍动状态； 7、宏观流动：流体以大尺寸在大范围内的湍动状态，又称循环流动； 8 、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 9、聚合反应工程：聚合反应工程是化学反应的一个分支，他是研究聚合物制造中的化学反应工程问题，他以工业规模的聚合过程为研究对象，以聚合动力学和聚合物的传递过程为基础，并把二者结合起来。 10 、停留时间分布密度函数：系统出口流体中，已知在系统中停留时间为t 到dt 间的微元所占的分率E(t)dt 11 、停留时间分布函数F(t) 系统出口流体中，已知在系统中停留时间小于t 的微元所占的分率F(t) 1 、搅拌的功能：混合、搅动、悬浮、分散 2、大型聚合物生产六大工艺：原料准备与精制，引发剂与配制，聚合、分离、后处理及回收，聚合过程是核心 3、按反应器结构分：管式、釜式，塔式、固定床、流化床 4、放大的标志：要保证大小反应器中，反应结果一致或近似；其成功的关键是放大技术的正确与否； 5、传热装置：夹套、内冷件、回流冷凝器、体外循环冷却系统； 6、釜式反应器的组成：釜体、传热装置、搅拌装置、密封装置； 7、搅拌的功能：分散、混合、悬浮、搅动 8、聚合反应系统产生热稳定性问题的本质：由于反应器内物料存在返混。1、反应器分类： 1)按结构型式分类 类型优点缺点举例 釜式反应器优点：结构简单，加工 方便，传质、传热效率 高，适应性强，操作弹 性大，连续操作时温度、 浓度易控制，产品质量 均一，适于多品种、小 批量生产。 要求达到高转化率时， 反应器容积大 顺丁橡胶，丁苯橡胶， 聚氯乙烯 管式反应器结构简单、加工方便， 耐高压，传热面大，热 交换效率高，容易实现 自动控制 对慢速反应管子要求长 且压降大 高压聚乙烯的生产，石 脑油的裂解，轻油裂解 生产乙烯 塔式反应器挡板型: 适于快速和中 速反应过程，结构复杂 固体填充式: 结构简 单，耐腐蚀，适于快速 和瞬间反应过程 不同塔不同，书上没说， 具体见老师ppt吧 o(╯□╰)o 苯乙烯的本体聚合，已 内酰胺的缩聚 流化床反应器传热好，温度均匀，易 控制 催化剂的磨损大，床内 返混大，高转化率难 丙烯氨氧化制丙烯腈， 萘氧化制苯酐，聚烯烃 的生产 2)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。 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。 ⑷连续搅拌釜式反应器。 非理想混合流反应器：（主要是由于工业生产中在反应器中的死角、沟流、旁路、短路及不均匀的速度分布使物料流动型态偏离理想流动） 3、均相反应动力学 反应反应速度式反应积分式 不可逆反应一级S A k?→ ?A A A kC dt dC r= - =) 1 1 ln( 1 ln 1 A A A x k C C k t - = = 二级 S B A k?→ ? +B A A A C kC dt dC r= - = ) ( ln 1 B A B A A B B A C C C C C C C C kt不等于 - = ) ( 1 1 B A A A C C C C kt= - = 可逆反应一级R A?→ ←R A A A C k C k dt dC r 2 1 - = - =) ln( ) (0 2 1 e e A A A A C C C C t k k - - = + 二级 S R B A +?→←+ S R B A A C C k C C k r 21-= ])12(ln[0A A A A A A x x x x x mC K kt e e e ---=（m=2） 复合 反应 平行反应 A A C k k r )(21+= 0ln )(21A A C C t k k -=+ 连串反应 S R A k k ?→??→?21 R S B A R C k r C k C k r 221=-= ) 1()(20120211t k A s t k t k A R e C C e e C k k k C ----=-+= （PS ：在连串反应中，R 的浓度会有最大值，出现最大值的时间为：1 212max )ln(k k k k t -=，最大浓度为：1220max )(21k k k A R k k C C -= 4、理想反应器设计 1) 反应器设计的三个基本要求： a. 提供反应物料进行反应所需要的容积，保证设备有一定的生产力。 b. 具有足够的传热面积，保证反应过程中热量的传递，使反应控制在最适温度下进行。 c. 保证参加反应的物料均匀混合。 2) 反应器设计基本原理： 物料衡算：（流入量）—（流出量）—（反应消失量）—（累积量）=0 热量衡算：（随物料流入热量）—（随物料流出热量）—（系统与外界交换热量）+（反应热效应）—（累积热量）=0 3) 基本过程：根据物料衡算、热量衡算可以得到反应器设计的基本方程式，再结合动力学 方程式计算反应器体积。平常我们计算的是恒温恒容下的，步骤如下： ? 由反应器操作特点，写出物料衡算式； ? 由物料衡算式和化学动力学方程式计算反应所需时间反τ； ? 由辅助生产时间τ辅和τ反，计算生产周期：辅反生τττ+= ? 由及每小时处理的物料量ν0，求出反应器的有效体积 生τ?=0v V R ? 由反应器装料系数φ求出反应器实际体积：?R V V = 4) 几种重要反应器的设计过程(在这里只列出主要的几个公式，这个是重点中的重点，建 议大家看书22~~36页） 反应器 物料衡算式 停留时间（反应时间） 间歇反应器 dt dx n V r A A A 0=? ??-==A A A C C A A x A A A r dC r dx C t 000 平推流反应器 dV r dx F A A A =0 ??-=-==f A A f A C C A A x A A r dC r dx v V t 000 理想混合流反应器 V r C v C v A A A +=000 A A A A A A r x C r C C v V t 000=-== 5) 多级串联理想混合流反应器 物料衡算式：i Ai Ai Ai V r C v C v +=-01 0?Ai Ai Ai A i i r x x C v V )(100--==τ（对第i 级反应器中的A 组份） 假设Vi 都相等，则N τττ=??????==21N A A k C C N )1(0τ+=?（N 代表第N 级） 也可得到N A k x N )1(11τ+-= 6) 容积效率：同一反应在相同的温度、产量和转化率下，平推流反应器和理想混合流反应 器所需的总体积比。工业上用来衡量单位反应器体积所能达到的生产能力。 m p m p V V ττη== 零级反应时， 1=η，两种反应器体积相等，即反应器型式对反应速度没有影响 。 除零级反应以外，其他正级数反应的反应器容积效率小于1。 当转化率一定时，反应级数越高，容积效率越低，故对于反应级数高的反应宜采用平推 流反应器 。 5、理想混合反应器热稳定性 反应器的热稳定性是指当反应过程的放热或除热速率发生变化时，过程的温度等因素产生一系列的波动，当外扰消除后，过程能恢复到原来的操作状态，则反应器具有热稳定性，或具有自衡能力，否则为热不稳定的或无自衡能力。 体系具有热稳定性必须具备以下两个条件： ① 放热速率与除热速率相等，即：稳态条件c r Q Q = ② 稳定条件dT dQ dT dQ r c > 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 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。 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。 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 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。 《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 。 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》试题及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 《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 。 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_______ 、绪论 1. 研究对象是工业反应过程或工业反应器 研究目的是实现工业反应过程的优化 2. 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3. 优化指标一一技术指标：反应速率、选择性、能耗 掌握转化率、收率与选择性的概念 4. 工程思维方法 1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应 基本特征、分析判断 2. 化学反应速率的工程表示 3. 工业反应动力学规律可表示为： r i f c （G ） f T （T ） a ）浓度效应——n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程 度。 b ）温度效应——E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程 度。 E ---- cal/mol , j/mol T ----- K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 化学反应动力学 反应速率= 反应量 （反应时间）（反应 已知两个温度下的反应速率常数 k , 可以按下式计算活化能 工程问题 动力学问题 三、PFR与CSTR基本方程 1.理想间歇：t V R V o c Af dC A CA0( J ) x Af dx A XA0( J ) 2.理想PFR V R V o C Af dc A C A0 ( J) C A0 x Af dx A x A 0(「A) 3. CSTR 4. 图解法 V R C A0 C A C A0X A T /C A0 0 X Af X A 四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征C A C A0(1 X A)浓度、转化率、反应时间关系式 基本关系式PFR（间歇）CSTR V R C Af dC A V R C A0 C A p V。C A0 (：)m v (「A) PFF H CSTR CSTR>PFR C A0X A k p C A0 X A k p n=0 n=1 n=2 C A0 kC A . 11 k p 丁 C A C A0 k p 1吒C A0 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 《化学反应工程》试题库 一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和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-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(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mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2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lnk 10000 102.其活化能为 T 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10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 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G°. 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”。 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 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 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的定义为（n P-g）/ (n s- n s0) 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子CO δ=__A_。 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 的最大浓度=max ,P C ___A____。 A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性P S =__C_。 A. A A P P n n n n --0 0 B. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7 、一级不可逆液相反应A 2R ，30/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A x ，每批操作时间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10 =时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 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 第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 （动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 和 参数计算式） 4. 所谓控制体积是指 （能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为 （ 分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为 （非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。 第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方 程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 （P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到 温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。 求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 （2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。 化学反应工程考试题 第一章 绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指__反应动力学__。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。 “三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递 3. 一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的 产物P 的最大浓度_____、 _ _。 4. 一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度__、 ____。 5. 一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目 的产物P 的最大浓度_ 、 _。 6. 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__。 7. 化学反应速率式为 ，如用浓度表示的速率常数为， 用压力表示的速率常数为，则=__D__。 A. B. C. D. 8.反应，，则反应级数n=__B___。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ，已知，则反应级数n=___B____。 A S K 1 K 2 P =max ,P C 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A = opt τ2 11K K A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -= opt t 1 221) /ln(K K K K -A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -=opt t 1 221)/ln(K K K K -A S K 1 K 2 P 12/k k β αB A C A C C K r =-C K P K P K C K β α+-)(RT ) ()(βα+RT ) ()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 2 1 0.2-=s k 1 15.0-=s k 《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。 1. 聚合反应工程是化学反应工程的一部分。（） 2. 化学反应按其热效应可分为和。 3. 已知某化学反应在T=300K时，反应速率常数为100 Hz, T=400K时，反应速率常数为300 Hz，那么该反应的反应级数为级，反应（反应是放热反应还是吸热反应？）。 4. 釜式反应器操作多样，既可用于间歇操作，也可用于连续或半连续操作。（） 5. 平推流是是非理想化的流动形态，而理想混合流则是理想化的流动形态。（） 7. 某一级可逆反应，其正、负反应的反应速率常数分别为K1、K2，且K1=1.5K2。反应起始时，反应物A的浓度为C A0，那么反应平衡时，反应物的平衡浓度为。若已知正反应的活化能E1>0, 而逆反应的活化能<0, 那么当反应温度增加时，反应物的平衡浓度增加还是减小？ 8. 在不可逆三级反应中，若某一组分过量，且反应中其浓度基本保持不变，那么反应可视为一级反应。（）10. 连串反应中，反应物A生成产物R（其速率常数为K1），R又会生成另一种产物（其速率常数为K2），且K2 = 20 K2，三种物料其浓度随反应时间的变化可能如下图中所示，请问哪个图正确反映物料变化？（） A 右图， B 左图， C 中间的图， D 以上都不是。 11. 某反应中反应物A生成B,C,D，那么这是反应。 12. 有一气体参加的反应，1mol A反应生成1 mol B和2 mol C, A,B,C均为气体。反应开始时，反应气体用惰性气体进行稀释，两者体积比为1:1，那么该体系的膨胀率为。 A 1， B 1.5， C 2， D 0.5 13. 对于间歇反应器，其物料衡算式中哪些项为零？（） A．反应物的流入速度，B反应物的流入速度和反应物的流出速度，C 反应物的流出速率和反应物的积累速度， D 反应物的流入速度和反应物由于反应的消失速度 15 平推流与间歇反应器的设计基本方程式相同，但图解形式不同。（） 16 在相同反应条件下，理想混合反应器所需要的反应器容积比平推流反应器大得多，其原因是。 17. 在多级串联反应器中，如果每一级的体积相等，且中间各级不现单独加入反应物，可知，各级反应器的反应时间相等。各级反应器的进料、出料口的反应物浓度之差之间有什么关系（） A 第一级中最大， B 最后一级中最大， C 各级都一样， D 无法确定。 18. 在多级串联反应器中，如果每一级的体积相等，那么各级反应器的反应时间相等。（） 19. 对于单一反应，那么级数n越低，转化率越低，则容积效率越低。（） 20．不同型式的反应器，如果反应条件一样，那么平推流、间歇、三釜串联以及理想混合反应器的反应器总体积也有差别，请把上述反应器按总体积从大到小进行排序，依次为、、、。 21．在平行反应中，提高反应物浓度有利于反应级数高的反应。（） 22. 连串反应中，若生成目的产物的反应其活化能远高于其它副反应，则提高产物收率的最有效方法是（）。 A 提高反应物浓度， B 降低反应物浓度， C 提高反应温度， D 降低反应温度 23. 反应器具有热稳定性必须满足哪些条件？（） A Q r = Q c, dQ c/dT > dQ r/dT， B Q r > Q c, dQ c/dT > dQ r/dT， C Q r > Q c, dQ c/dT < dQ r/dT， D Q r = Q c, dQ c/dT < dQ r/dT 24. 为了保证反应器操作的热稳定性，物料反应温度与冷却介质温度之差ΔT不能太大，下列哪种情况下的ΔT最大（）（其中，E1>E2） A 反应温度为300K，反应活化能为E1，B反应温度为500K，反应活化能为E1， C反应温度为300K，反应活化能为E2，D反应温度为500K，反应活化能为E2 （1） 简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。 （2） 根据缩芯模型，描述S H 2和ZnO 反应的宏观步骤 （3） 对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。 （4） 对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。 1.简述理想反应器的种类 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移动，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。 2.简述分批式操作的完全混合反应器 答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与 非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反 应的一切辅助时间。 3.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之比，所以三者相等。 4.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。 5.对于反应，21A R C k r =，1E ；A S C k r 2=，2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以 提高产物的收率 答：对于平行反应A RT E E A RT E RT E S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可 能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。聚合反应工程基础复习提纲
化学反应工程试题集
聚合物反应工程基础知识总结
化学反应工程
聚合反应工程基础
《化学反应工程》试题及标准答案
化学反应工程复习题 (1)
化学反应工程总结
第8章 聚合反应工程基础
《化学反应工程》试题和答案基础部分
化学反应工程试题分析
聚合反应工程基础复习提纲.docx
化学反应工程基本概念
化学反应工程考试题
化学反应工程复习题
聚合反应工程基础试卷
《化学反应工程》简答题
相关主题
文本预览