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化学反应过程与设备课程总结首先，化学反应过程是指物质之间发生化学变化的过程。
在化学反应过程中，通常会涉及到反应速率、反应平衡、反应热等方面的内容。
学习化学反应过程的关键是了解反应动力学，并通过反应动力学的理论，可以对反应速率进行计算和优化，从而实现更高的产率和选择性。
此外，还需要了解反应平衡的概念和计算方法，以实现化学反应的平衡控制。
对于反应过程中产生的热能，我们还需要学习热平衡原理，并通过热平衡计算来决定反应体系中的温度、压力和物质的平衡分布。
其次，化学反应设备的选择与设计是化学工程中的重要任务。
化学反应设备通常包括反应釜、反应塔、换热器等。
学习化学反应设备的关键是了解设备的类型、工作原理和选择方法。
在选择反应设备时，需要根据反应过程的要求，考虑到反应的温度、压力、反应物料、反应性质等因素，选择合适的反应设备。
在设计反应设备时，还需要考虑到反应的热量平衡、质量平衡和物料传输等问题，使得设备的设计符合反应过程的工艺要求。
此外，在学习化学反应过程与设备的过程中，我们还需要了解一些相关的基础知识。
例如，需要了解反应动力学的基本概念和公式，掌握均相反应和异相反应的表达式和计算方法；需要了解换热原理，掌握热平衡计算和热传导方程的应用；需要了解流体力学的基本原理，掌握流体的流动规律和压降计算方法；还需要了解质量平衡的基本原理，掌握物料的流动规律和浓度的计算方法等。
综上所述，化学反应过程与设备课程是化学工程专业中的重要课程，通过学习这门课程可以掌握化学反应的基本原理和设计方法，了解反应设备的类型和选择方法。
通过这门课程的学习，我对化学反应过程和相关设备有了更深入的理解和认识，为我今后的专业发展打下了坚实的基础。
序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3132 33 3435 36 37 3839 40 41 42题干按物质的聚集状态，反应器分为均相反应器和非均相反应器。
按照反应器的结构型式，可把反应器分成釜式、管式、塔式、固定床和流化床。
长径比较大的流化床反应器中的流动模型可以看成平推流。
单段绝热床反应器适用于反应热效应较大、允许反应温度变化较大的场合，如乙苯脱氢制苯乙烯。
单一反应过程，采用平推流反应器总比全混流反应器所需要的体积小。
对同一反应，活化能一定，则反应的起始浓度越低，反应的速率常数对浓度的变化越敏感。
对液—气、液—固非均相的反应物系，若热效应不大时，多采用釜式反应器。
对于可逆放热反应而言，并非温度越高反应速度越快，而是存在最佳反应温度，即反应速度最快时的对应的温度。
对于零级反应，增加反应物的浓度可提高化学反应速率。
反应过程的整体速度由最快的那一步决定。
反应器并联的一般目的是为了提高生产能力。
串联的一般目的是为了提高转化率。
非均相反应器可分为：气-固相反应器、气-液相反应器。
釜式反应器返混小，所需反应器体积较小。
釜式反应器既可以用于间歇生产过程也能用于连续生产过程。
釜式反应器体积越大，传热越容易。
高速搅拌的釜式反应器中的流动模型可以看成全混流。
工业反应器按换热方式可分为：等温反应器；绝热反应器；非等温、非绝热反应器等。
鼓泡塔反应器和釜式反应器一样，既可要连续操作，也可以间歇操作。
固定床反应器比流化床反应器的传热效率低。
固定床反应器的传热速率比流化床反应器的传热速率快。
固定床反应器适用于气一液相化学反应。
管式反应器的优点是减小返混和控制反应时间。
管式反应器亦可进行间歇或连续操作。
管式反应器主要用于气相或液相连续反应过程，且能承受较高压力化学反应的活化能是指基元反应，分子反应需吸收的能量间歇反应器由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各位置的物料温度、浓度均相同。
1何谓固定床反应器？其结构形式主要有哪些？答气体反应物通过由静止不动的催化剂颗粒构成的床层进行化学反应的装置。
绝热式、换热式、径向固定床反应器。
2与轴向固定床反应器相比，径向反应器有何优点？影响其应用的难点在哪？答径向反应器可提高催化剂利用率、降低床层压降、提高反应效率。
径向反应器最主要的难点是需要解决气体分布均匀性问题，避免出现因各处反应物料停留时间不同而造成返混、降低反应转化率和选择性。
另外，结构复杂、造价高也是影响其应用3何谓鼓泡塔反应器？其结构特点是什么？答气体以鼓泡形式通过催化剂液层进行化学反应的塔式反应器。
它具有结构简单、运行可靠、易于实现大型化，适易于加工操作，在采取防腐措施后，还可以处理防腐蚀性介质等优点。
但鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，效率较低，且不能处理密度不均已的液体，如悬浊液等。
4双模理论答假设1在相界面两侧各有一定厚度的液膜和气膜2扩散阻力全部集中在气膜、液膜内。
而在气、液相主体中不存在浓度梯度。
3相界面处，气液达平衡。
且服从亨利定律。
5什么是含气率？影响因素有哪些？答含气率是指单位体积鼓泡床内气体所占体积分数。
影响含气率的因素主要有设备结构、物性参数和操作条件等。
6什么是比相界面？如何计算？答比相界面α是指单位汽液混合鼓泡床层体积内所具有的气泡表面积。
可以通过气泡平均直径dvs和含气率计算，α=6εG/d vs ㎡/m37流化床反应器的结构主要由哪几部分组成？各部分作用如何？答1结构组成：分布装置、内部结构、换热装置、气体分离装置。
2作用：气体分离装置——包括气体预分布器和气体分布板两部分，使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支撑固体颗粒。
内部结构——包括挡网、挡板和填充物等，破碎气体形成大气泡，增大气固的接触机会，减少返混，增加反应速度和提高转化率。
换热装置——分为外加套换热器和内管换热器，也可采用电感加热或载热体换热。
用来取出或供给反应所需要的热量。
化学反应过程与设备概述化学反应是一个重要的研究领域，其在工业生产中扮演着至关重要的角色。
化学反应的过程与设备是实现化学反应的基础和核心。
本文将概述化学反应过程与设备的基本原理和常见类型，以及其在工业领域和日常生活中的应用。
一、化学反应过程化学反应是物质之间发生化学变化的过程。
化学反应需要考虑一系列因素，例如反应物的性质、反应条件、催化剂的选择等。
根据反应物的数量和反应过程中能量的变化，化学反应可以分为以下几种类型：1. 合成反应：多个物质组成新的化合物。
例如，水和氧气反应生成水分子。
2. 分解反应：一个化合物分解成多个物质。
例如，二氧化二氢分解成水和氧气。
3. 双替换反应：两个化合物中的阳离子和阴离子交换位置，生成两个新的化合物。
例如，硫酸铜和氯化钠反应生成氯化铜和硫酸钠。
4. 单替换反应：一个元素与一个化合物反应，置换其中一个元素。
例如，钠与水反应生成氢气和氢氧化钠。
5. 氧化还原反应：涉及电子的转移，其中一个物质被氧化，另一个被还原。
例如，金属与酸反应生成盐和氢气。
化学反应过程必须在适当的条件下进行，例如温度、压力、浓度和催化剂的选择。
这些条件可以影响反应速率和产物产率。
二、化学反应的设备化学反应需要适当的设备来提供反应条件并有效地控制反应过程。
以下是一些常见的化学反应设备：1. 反应釜：在工业生产中，反应釜是最常见的反应设备之一。
它通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成，例如不锈钢或玻璃钢。
反应釜可以提供适应不同反应条件的温度、压力和搅拌速率。
2. 反应槽：反应槽是用于小型实验室研究和中小规模生产的设备。
它们通常由玻璃或塑料制成，易于清洗和观察反应过程。
3. 反应管：反应管常用于小规模试验室研究和分析。
它们可以用于微量反应或进行定量实验。
4. 催化剂床：在某些反应中，催化剂起到至关重要的作用。
催化剂床可以提供大表面积来支持催化剂，使其与反应物接触，并促进反应速率。
5. 冷凝器：冷凝器用于冷却反应产生的蒸汽或气体，使其冷凝成液体，以便进行分离和收集。
《化学反应过程与设备》课程标准课程代码：B0201427课程类别：专业核心课授课系（部）：化学工程系学分学时：4学分64学时一、课程定位与作用1.课程的定位《化学反应过程与设备》是高职应用化工技术专业核心课程，是学生深化专业理论学习、培养专业能力和职业素养的专业骨干课程。
2.课程的作用本课程对高职应用化工技术专业人才培养，对职业能力和素质的形成具有基础性关键性地位，是工学结合的专业核心课程，对中控操作能力，反应设备的操作维护，异常现象的判断和处理，质量意识，成本意识，节能意识，环保意识，劳动安全卫生意识等职业能力和素质的养成起着重要的支撑作用。
3.与其他课程的关系本课程的前导课程有《物理化学》、《化工设备基础》等课程，通过化学动力学，化工设备的结构、工作原理、腐蚀防腐等知识和技能的学习训练，为本门课程的学习打下基础，本课程的后续课程有《无机化工生产技术》、《化工总控操作技术》等，运用本课程所学的知识技能为后续课程做准备。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生掌握反应器的结构组成、流体在反应器中的流动特征、化学反应的类型和特点、催化剂及工程因素对化学反应的影响等基本知识，具备反应器选型、简单反应器设计计算、反应器的操作和控制等职业能力以及安全、节能、环保、质量、成本等职业素质，为今后的职业生涯打下基础。
1.知识目标（1）了解反应器在化学生产中的重要作用；（2）了解反应器的发展趋势；（3）掌握反应器的分类；（4）掌握反应器的基本结构及特点；（5）掌握反应器类型选择方法；（6）掌握均相、非均相反应动力学基本概念；（7）掌握理想流动模型的特点及造成非理想流动的原因；（8）掌握降低反应器返混程度的措施；（9）掌握催化剂基本概念；（10）掌握反应器设计的简单计算；（11）掌握反应器操作工艺参数的控制方法。
2、能力目标（1）能根据反应特点和工艺要求选择反应器类型；（2）能对反应器的设计与操作进行简单的优化或改进；（3）能按生产操作规程操作反应单元；（4）能对反应器进行操作参数调节控制；（5）能分析和处理操作反应器过程中出现的常见故障；3、素质目标（1）具有较强的口头与书面表达能力、人际沟通能力；（2）具有团队意识和合作精神；（3）具有良好的心理素质和克服困难的能力；（4）具有自主学习新知识、新技术的能力；（5）具有通过各种媒体资源查找所需信息的能力（6）具有独立制订工作计划并实施的能力；（7）具有规范操作、文明操作意识；（8）具有分析问题和解决问题的能力；（9）具有科学思维方法；（10）具有劳动保护与安全生产意识；（11）具有节能减排意识；（12）具有经济成本意识；（13）具有化工生产职业道德；（14）具有“6S”管理意识。
化学反应过程与设备化学反应是指两种或更多物质发生一定变化，产生新的物质的过程。
化学反应过程与设备的设计和优化，是指通过合理设计和改善反应器，使得反应过程具有高效、安全、节能和环保等特点，提高生产效率和产品质量。
1.反应过程的选择与设计：反应过程的选择与设计是建立在研究反应动力学、热力学和传质过程的基础上。
根据反应物性质、反应条件和产品要求等因素，选择适当的反应方式（如连续反应、间歇反应、催化反应等），确定反应路径和反应机理，并设计反应的操作条件（如温度、压力、反应物的浓度和物料的流速等）。
2.反应物料的处理与准备：反应物料的处理与准备包括反应物料的配制、搅拌、过滤、干燥和纯化等工艺。
合理的物料处理与准备可以提高反应的速度、选择性和收率，并减少副反应和污染物的产生，从而提高产品的质量和产量。
3.反应条件的优化与控制：反应条件的优化与控制是通过实时监测和调节反应的参数，如温度、压力、反应物浓度和物料的流速等，以达到最佳的反应条件。
优化和控制反应条件可以减少能源的消耗、降低废物的排放、提高产品的纯度和产量，并延长反应器的使用寿命。
4.催化剂的选择与改进：催化剂在化学反应中起到促进反应速率、提高选择性和稳定性的作用。
合理的催化剂的选择与改进可以提高反应的效率、减少不必要的副反应和串联反应，并降低催化剂的损耗，从而降低生产成本。
1.反应器的类型与选择：反应器的类型根据反应过程的性质和要求而定，常见的反应器有批式反应器、连续反应器、固定床反应器、搅拌反应器和流动床反应器等。
选择合适的反应器类型可以保证反应过程的高效性、安全性和可控性。
2.反应器的结构与材料的选择：反应器的结构包括反应器的容器、搅拌装置、换热器和分离器等部分，合理的结构设计可以提高反应器的热交换效率、降低能源的消耗、减少反应物料的停留时间和提高产品的选择性。
材料的选择要考虑到反应物料的腐蚀性、温度和压力等因素，以保证反应器的安全运行和长寿命。
化学反应过程与设备试题一.选择题（每题2分，共20分）1.化学反应器的分类方式很多，按的不同可分为管式、釜式、塔式、固定床、流化床等。
A. 聚集状态； B、换热条件； C、结构； D、操作方式2.釜式反应器可用于不少场合，除了。
A、气－液相反应；B、液－液相反应；C、液－固相反应；D、气－固相反应3.间歇操作的釜式反应器出料组成与反应器内物料的最终组成。
A、不相同；B、可能相同；C、相同；D、可能不相同4.反应釜加强搅拌的目的是。
A、强化传热与传质；B、强化传热；C、强化传质；D、提高反应物料温度5.釜式反应器的换热方式有夹套式、蛇管式、回流冷凝式和。
A、列管式；B、间壁式；C、外循环式；D、直接式6.管式加热炉传热的主要工艺指标有：全炉热效应.热负荷火墙温度,流速和全炉压力降。
A.炉管结焦时间B.炉管表面热强度C.燃烧室辐射强度D.烟囱抽力7.当化学反应的热效应较小，反应过程对温度要求较宽，反应过程要求单程转化率较低时，可采用。
A、自热式固定床反应器；B、单段绝热式固定床反应器；C、换热式固定床反应器；D、多段绝热式固定床反应器。
8.固定床反应器具有反应速度快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等特点，床层内的气体流动可看成是。
A、湍流；B、对流；C、理想置换流动；D、理想混合流动9.流化床反应器通常都由壳体、气体分布装置、、换热装置、气固分离装置和固体颗粒的加卸装置所构成.A、搅拌器B、内部构件C、导流筒D、密封装置5/ 110.对气—固相流化床反应器，操作气速应。
A、大于临界流化速度；B、小于临界流化速度；C、大于临界流化速度而小于带出速度；D、大于带出速度二.填空题（每空1分，共20分）1.化学反应器是。
根据物质的聚集状态分，化学反应器可分为：和两大类。
2.釜式反应器主要应用于液-液均相和非均相、气-液相等反应过程，操作时温度、浓度容易，产品质量。
在化工生产中，既可适用于间歇操作过程，又可用于操作过程；可单釜操作，也可多釜串联使用；但若应用在需要较高转化率的工艺要求时，有的缺点。
甘肃联合大学
化学反应过程与设备复习总结
一选择题
1.阿伦尼乌斯公式：)exp(0RT
E k A -
= 2.气液传质基本理论是：费克定理 3.釜式反应釜上夹套的作用：加热或冷却
4.对于反应dS cR bB aA +=+,组分A 的膨胀因子δA
是:[(c+d)-(a+b)]/a
5.与平推流反应器比较进行同样的反应，全混流反应器所需要的体积大
6.某反应为放热反应，反应在时75℃才开始反应，最佳反应温度为115℃最适合的传热介质是：导热油 二．判断题
1.按反应器的结构形式，可把反应器分成釜式、管式、固定床和流化床。
（ √）
2.在间歇反应器中所有的物料反应时间相同、不存在返混。
（ √）
3.对于零级反应增加反应物浓度可提高反应速率 （ ×）
4.计算反应釜的理论传热面积时，应以反应开始阶段的速率为依据 （ √）
5.平推流反应器与全混流反应器均不存在返混。
（ ×）
6.反应级数应为整数。
（ ×）
7.若一化学反应为一级反应式，则λ-与c A 的一次方成正比（ ×）
8.对于任一反应，其反应级数就是化学方程式中的计量数（ ×）
9.就
10.管式反应器亦可进行间歇式连续操作。
（ √）
三．填空题
1.间歇反应器的生产周期包括反应时间和辅助时间
2.已知反应速率k=0.02h
kmol
cm ∙3
，该反应为 0 级反应
3.固定床反应器主要分为绝热式和换热式两大类。
4.搅拌釜式反应器的结构组成包括壳体，搅拌装置，轴封，换热装置。
5.搅拌的目的是加强反应器的溶液均匀混合，加强传质、传热。
6.鼓泡塔反应器的基本组成包括气体分布器、塔筒体部分、塔顶气液分离。
7.化学反应过程的技术的目标有速率、选择性、能量消耗。
8.流化床内装设内部构件的作用是破碎气体在床层中产生的大气泡、增大气固相之间的接触机会、减少返混而增加反应速率和提高转化率。
9.绝大部分催化剂的组成有哪三部分活性组分、助催化剂、载体。
三．简答题
1.什么是反应分子数？什么是反应级数，反应级数对反应速率有什么影响？ 答：反应级数是指动力学方程式中浓度项的指数，它是由实验确定的常数。
反应级数的绝对值愈高，则该物料得浓度变化对反应速率的影响愈显著，如果反应级数等于零，在动力学方程式中该物料的浓度项就不出现，说明该物料浓度的变化对反应速率没有影响，如果反应级数是负值，说明该物料浓度的增加反而阻抑了反应，使反应速率下降。
2.管式反应器由哪些结构组成，有什么特点？
答：由直管，弯管，密封环，法兰及紧固件，温差补偿器，传热夹套及连接管和机架等组成。
特点：①单位反应器体积具有较大的换热面积，特别适用于热效应较大的反应 ②由于反应物在管式反应器中反应速率快，流速快，所以它的生产效率高。
③适用于大型化和连续化生产，便于计算机集散控制，产品质量有保证。
④与釜式反应器相比较，其犯混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流刑接近于理想置换流。
3.什么是复杂反应，复杂反应可反应分为哪几种类型请举例说明？ 答：复杂反应是由若干单一反应组成且反应同时进行的反应。
可分为： ①可逆反应
S R B A +→+
②平行反应
H H C H
C 2426
2
+→
③连串反应
S R A →→
④复合复杂反应
D C B A +⇔+
E C A ⇔+ S R D +→
4.间歇反应釜的特点？ 答：①一次进料，一次出料
②无返混
③操作周期由反应时间和辅助时间构成 5.简述气固相反应的过程？
答：一般而言，经历以下七个步骤：
①反应组分从流体主体向固体催化剂外表面传递（外扩散过程） ②反应组分从催化剂外表面向催化剂内表面传递（内扩散过程） ③反应组分在催化剂表面的活性中心吸附（吸附过程） ④在催化剂表面上进行化学反应（表面反应过程） ⑤反应产物在催化剂表面上脱附（脱附过程）
⑥反应产物从催化剂内表面向催化剂外表面传递（内扩散过程） ⑦反应产物从催化剂外表面向流体主体传递（外扩散过程） 也可表示成：
内扩散脱附表面反应吸附内扩散外扩散表面反应
→
→→→→→
6.搅拌器有什么作用？有哪些？
答：可以加强釜式反应器内物料的均匀混合，以强化传质和传热 例如：桨式，齿片式，锚式，框式，螺杆式，螺带式，推进式…… 7.什么是返混，形成返混的原因有哪些？返混对反应过程有什么影响？
答：是指不同时刻进入反应器的物料之间的混合是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。
原因：反应物料在反应器内流动时不可能形成理想的置换。
影响：反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低
四．计算题
1.间歇反应器中进行等温二级反应
B
A →,反应速率方程式为：
())(01.02
s L mol C
A A ∙=-γ，当C A 0分别为1
L
m ol
,5
L
m ol
,10
L
m ol
时，求反应至
C A
=0.01L m ol 所需的反应时间？
解：由
τK C
C A A
=-
1
1
得：
当C A 0
=1L
mol
时
τ01.01
1
01.01=- ⇒=τ9900s
当C A 0=5L mol 时
τ01.05
1
01.01=- ⇒=τ9980s
当C A 0=10L m ol 时
τ01.010
1
01.01=- ⇒=τ9990s
2.在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应是为：
O
H H COOC CH OH H C COOH
CH 2943943+→+
反应在恒温条件下进行，温度为373K ，进料比为乙酸：丁醇=1:4.97（mol)，以少量的SO H 42作催化剂。
当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A 计）表示的动力学方程式为
C A
A K 2
=-λ。
在上述条件下，反应速率常数
K=0.0174min)(3
∙kmol m ，反应物密度m
kg
3
750=ρ（假设反应前后不变）。
若每天
生产2400kg 乙酸乙酯（不考虑分离等过程损失），求乙酸转化率x Af 达到0.5时所需反应器的有效体积和反应体积。
每批辅助时间为30min ，取反应釜台数为1，
装料系数ϕ为0.7。
解： ⑴ 计算反应时间 以C A K 2
=-γ代入式⎰-
=x x A f A A
A A dx C 00λ
τ
积分
得
⎰-=x x A f A A
A A dx C 00λτ=)
1(1
00
2
2
0)1(x x
C x C x C Af
Af
A A Af
A k x A k d A f
-=
⎰- 乙酸和丁酯的相对分子质量分别为60和74，故得乙酸的初始浓度为：
=
c A 0)(8.17497.4601750
13m
kmol =⨯+⨯⨯
将反应速率常数k=0.0174 min)(3
∙kmol m 和乙酸的转化率x Af =0.5 代入，得反应时间为
=
τ)(53.0(min)325
.015
.08.10174.01h ==-⨯⨯
⑵ 计算反应器有效体积 要求每天生产2400kg 乙酸丁酯，乙酸丁酯的相对分子量为116，则每小时乙酸的用量：
1035
.01
11660242400=⨯⨯ （kg/h)
每小时需要处理的原料体积为 979.0750
1
)97.460741(1030
=⨯+⨯=v （h
m
3
）
根据ϕ
δ
ττn v v )('
0+=
，反应器有效体积为：
008.1)53.05.0(979.0=+⨯=v R
(m 3)
⑶ 计算反应器体积 根据装料系数定义，反应器体积为
44.17
.0008.1===ϕ
v R v （m 3）。
