化工基础概论第七章化学反应器资料
- 格式:ppt
- 大小:1.60 MB
- 文档页数:61
化学工程反应器是化学工程领域中的重要组成部分。
反应器是用来进行化学反应的装置,它可以控制反应条件,实现化学反应的高效进行。
在化学工程反应器中,有许多重要的知识点需要了解和掌握。
本文将从基本概念、分类、设计和操作等方面,逐步介绍化学工程反应器的知识点。
一、基本概念 1. 反应器定义:反应器是用来进行化学反应的设备,它可以控制反应条件,包括温度、压力、物料进出等。
2. 反应器的作用:反应器可以实现化学反应的高效进行,提高反应速率和产物纯度。
3. 反应器的组成:反应器由反应容器、加热/冷却设备、搅拌装置、进出料口等组成。
二、分类 1. 反应器按照物料状态分类: - 气相反应器:适用于气体反应体系,如氧化反应。
- 液相反应器:适用于液体反应体系,如酯化反应。
- 固相反应器:适用于固体反应体系,如催化剂反应。
- 气-液相反应器:适用于气体与液体相间的反应体系,如气液萃取。
2. 反应器按照反应类型分类: - 批量反应器:适用于小规模生产和实验室研究。
- 连续流动反应器:适用于大规模生产,可以连续输入原料和产出产物。
- 微型反应器:适用于微量反应体系,可以实现高通量实验。
- 等温反应器:反应温度保持恒定。
- 非等温反应器:反应温度随时间变化。
三、设计 1. 反应器设计的目标:反应器设计需要满足反应速率、产物纯度、安全性等要求。
2. 反应器设计要考虑的因素: - 反应动力学:了解反应速率方程和反应机理,确定反应条件。
- 热力学:了解反应热效应,设计适当的冷却/加热设备。
- 流体力学:考虑反应物料在反应器内的流动情况,设计合适的搅拌装置。
- 安全性:考虑反应器内部的压力、温度等参数,设计安全措施。
3. 反应器设计的方法:- 经验法:根据类似反应器的经验数据进行设计。
- 数值模拟:利用计算流体力学(CFD)软件进行反应器内部流动和传热的模拟,优化设计。
- 实验方法:通过实验研究确定反应器设计参数。
1.2. 单元操作概念:不同化工行业生产过程中所共有的基本的物理操作过程称为单元操作。
3. 单元操作的特点:①都是纯物理性操作,只改变物料的状态或物理性质,并不改变物料的化学性质;②都是化工生产过程中共有的操作。
③其遵循的原理是相同的,进行操作的设备也是相似的、通用的。
4. 单位制:基本单位、导出单位再加上一些辅助单位及有关的规则,即可构成一种单位制。
5. 流体:液体和气体称统为流体。
特征:(1)具有流动性,即抗剪和抗张的能力很小;(2)无固定的形状,随容器的形状而变化;(3)在外力作用下其内部发生相对运动。
6. 以绝对零压作起点计算的压强, 称为绝对压强,这是流体的真实压强。
7. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压时,所用的测压仪表称为压强表(压力表)。
压强表上所测得的压强称为表压强。
8. 真空度:当被测流体的绝对压强低于外界大气压时,所用的测压仪表称为真空表,真空表上的读数称为真空度。
9. 流体在重力与压力的作用下,达到平衡,便成静止状态,如果这个平衡被打破,流体便产生流动。
由于重力就是地心引力,可以看作是不变的,起变化的是压力,所以实质上这里讨论的是静止流体内部压强的变化规律。
描述这一规律的数学表达式,就称为流体静力学基本方程式。
10. 连续性方程物理意义:连续性方程反映了定态流动过程中,流量一定时,管路各截面上流速的变化规律。
11. 理想流体柏氏方程的物理意义:理想流体柏氏方程反映了理想流体定态流动过程中,各种机械能之间相互转换的数量关系。
12. 流体还有一种抗拒内在的向前运动的特性,这种特性就是流体的粘性。
粘性是流动性的反面。
粘度是流体抗拒流动的一种性质,是流体分子间相互吸引而产生的阻碍分子间相对运动能力的量度,即流体流动的内部阻力。
粘度总是与速度梯度相联系,只有在运动时才会显现出来,所以在分析静止流体的规律时,并没有提及这一性质。
13. 滞流:管内流体质点作有规则的平行流动,质点之间互不碰撞,互不干扰混杂,这种流动型态称为滞流或层流。
反应器基础知识一、内容概览首先我们要明白,反应器是做什么用的。
简单来说反应器就是一个让化学反应发生的场所,就像我们做饭用的锅一样,只不过这个“锅”里发生的反应可能更复杂、更高级。
第一部分我们会介绍反应器的基本结构和类型,没错不同的反应器有着不同的“长相”和“功能”,它们各有特点,各司其职。
你会了解到反应器有哪些种类,每种类型的反应器适合进行哪些反应。
第二部分我们会谈谈反应器的工作原理,就像我们了解电器的原理一样,了解反应器的原理能让我们更好地使用它。
这部分内容会告诉你,反应器是怎么让化学反应发生的,它的工作过程是怎样的。
第三部分我们会深入探讨反应器在实际应用中的作用,你会发现反应器不仅仅是在实验室里出现,它在工业、环保、科研等领域都有广泛的应用。
我们会举一些实例,让你更直观地了解反应器的应用情况。
我们还会聊聊如何选择和保养反应器,以及在使用过程中需要注意哪些问题。
这样你在使用反应器时就能更加得心应手,避免一些不必要的麻烦。
1. 反应器的定义与重要性当我们谈论化学反应时,反应器是一个我们不可忽视的重要角色。
那么反应器究竟是什么呢?简单来说反应器就是一个让化学反应发生的地方,它提供了一个环境,让我们可以将不同的化学物质放在一起,通过一定的条件,让它们发生化学反应,从而得到我们想要的产物。
了解了反应器的定义后,我们再来谈谈反应器的重要性。
在我们的日常生活中,许多产品的制造都离不开反应器的帮助。
比如我们常用的塑料、药品、食品等等,都是在反应器中通过化学反应制作出来的。
反应器就像是化学反应的“舞台”,没有它很多化学反应就无法进行,我们的生产生活也会受到很大的影响。
因此反应器在工业生产、科研领域都扮演着非常重要的角色。
2. 反应器在工业生产中的应用概述工业生产离不开反应器的运用,你知道吗反应器就像是工厂里的“魔术盒子”,负责让原料在特定的条件下发生变化,变成我们需要的产品。
无论是制造食品、药品还是化工原料,反应器都扮演着重要的角色。
化学工程基础—李德华编著(第三版)知识点汇总第一章 化学工业与化学工程掌握:1. 化工基础的主要研究内容是(三传一反)。
可以为一个空或四个空。
2. 化工生产过程可认为是由(化学反应过程)和(单元操作)所组成。
第7页。
3. 化工数据:我国法定计量单位是以(国际单位制)为基础的。
所有物理量都可以由(7)个基本单位导出。
会简单的换算。
了解:1. 化学与化工的区别和联系; 联系:化工以化学学科研究的成果为基础,化学通过化工来实现其研究价值。
区别:规模:“三传”(传动、传热、传质)对反应的影响;实现原料预处理和产物的后处理涉及了“单元操作”;经济性;安全性;环保;等等工程问题。
2. 化工过程开发的主要研究方法有哪些? 逐级经验放大法;数学模型放大法第二章 流体流动过程第一节 概述 知识点: 1. 流体是什么?流体是气体与液体的总称。
2. 流体具有哪些性质? 具有压缩性;无固定形状,随容器形状而变化; 受外力作用时内部产生相对运动第二节 流体静力学基本方程式 知识点: 1. 概念:密度,比体积,重点是压力垂直作用在单位面积上的力称为压强,习惯上称之为压力,用符号p 表示。
2. 压力中需掌握单位换算,以及绝对压力、真空度、表压、当地大气压之间的关系。
atm 1(标准大气压)O mH mmHg Pa 2533.1076010013.1==⨯=3.流体静力学方程式及适用条件,19页2-9。
(1)适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体;4.静力学方程在U形管上的压力测量。
重点是会选取等压面,等压面选取的条件是(静止的,连通的,同一种流体的同一水平面)。
第三节流体流动的基本方程式1.体积流量,质量流量,体积平均流速及它们之前的关系,并会简单的单位换算。
掌握公式22页的2-15,2-16。
2.定态流动时的连续性方程,即为质量流量为常数。
23页的2-20。
3.背过实际流体的伯努利方程,并理解每一项的物理意义。
反应器的基础知识大全化学反应器是化工生产的核心设备,反应器的形式对化工生产有着十分重要的影响,能够直接影响生产安全和产品的质量。
根据反应器的形式特点,主要可以分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、床式反应器、微反应器等。
釜式反应器釜式反应器又称反应釜、锅式反应器。
它是各类反应器中结构较为简单且应用最为广泛的一种反应器,被广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药等领域。
它可用来进行均相反应或者以液相为主的非均相反应,如液-液相、液-固相、气-液相、气-液-固相等。
釜式反应器具有较宽的适用温度和压力范围、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。
通常在操作条件比较缓和的情况下,如常压、低温且低于物料沸点时,应用此类反应器最为常见。
反应条件较为苛刻时(如高温、高压、强腐蚀性等),也可采用专用釜式反应器进行生产。
釜式反应器的主体结构主要由釜体、搅拌装置、传动装置、轴封装置和换热装置组成。
釜式反应器按操作方式可分为(1)间歇釜又称间歇釜式反应器,其主要特点是操作灵活,能适应不同操作条件和产品品种,对于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产尤为适用。
间歇釜的缺点是需有装料和卸料等辅助操作过程,产品质量不易稳定。
但有些反应过程,如发酵反应和聚合反应等,实现连续生产尚有困难,目前仍然采用间歇釜进行生产。
(2)连续釜又称连续釜式反应器,由多个反应釜串联组成。
与间歇釜相比,连续釜能够节省加料和卸料时间,生产连续,产品质量比较稳定。
连续釜的缺点是由于搅拌的作用易造成物料返混,影响产品的转化率。
(3)半连续釜又称半连续釜式反应器,指一种或多种原料一次性加入,另一种或多种原料连续加入的反应器,其特性介于间歇釜和连续釜之间。
反应釜按照搅拌方式的不同又可以分为立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌,卧式容器搅拌等类型,其中以立式容器中心搅拌反应器是最为常用。
管式反应器管式反应器通常长径比较大,外形呈管状,是一种连续操作反应器,属于平推流反应器,多用于均相反应过程。
收藏:化工反应器的基本知识F-T合成反应器F-T合成反应器呼跃军摄化工装置反应设备是发生化学反应或生物质变化等过程的场所,是流程性材料产品生产中的核心设备。
广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。
在化工生产中,化学反应的种类很多,操作条件差异很大,物料的聚集状态也各不相同,使用反应器的种类也是多种多样。
本期内蒙古化工小编就与大家分享一篇文章,了解反应器的基本知识。
一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。
最常见的是按结构型式分类,可分为机械搅拌式反应器,釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器,移动床反应器,电极式反应器和微反应器。
内蒙古化工小编接下来就就带你认识了解各类反应器和它们的特点。
机械搅拌式反应器机械搅拌式反应器可以用于均相反应,也可用于多相(液-液,气-液,液-固)反应,可以间歇操作,也可以连续操作。
可在常压,加压,真空下生产操作,可控制范围大。
同时在生产结束后,出料容易,反应器清洗方便,机械设计也已经成熟,因此用途十分广泛。
搅拌反应器主要由搅拌容器和搅拌机两大部分组成,搅拌容器包括筒体,换热元件及内构件。
搅拌器,搅拌轴及密封装置,传动装置等统称为搅拌机。
釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器。
特点:反应器中物料浓度和温度处处相等,并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短,存在不同停留时间物料的混合,即返混程度最大。
反应器内物料所有参数,如浓度、温度等都不随时间变化,从而不存在时间这个自变量。
优点:适用范围广泛,投资少,投产容易,可以方便地改变反应内容。
缺点:换热面积小,反应温度不易控制,停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应,如:液液、液固、气液、气液固反应等。
管式反应器管式反应器主要用于气相、液相、气—液相连续反应过程,由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成,一般设有套管或壳管式换热装置。
其结构简单,制造方便。
化工基础考试题含参考答案一、单选题(共70题,每题1分,共70分)1、单程转化率指()。
A、目的产物量/进入反应器的原料总量×100%B、目的产物量/参加反应的原料量×100%C、目的产物量/生成的副产物量×100%D、参加反应的原料量/进入反应器的原料总量×100%正确答案:D2、关于采用贯通吹扫法进行工艺管道的吹扫时,下列说法正确的是()。
A、使所有管道同时排放B、先吹扫主管道,然后吹扫支管道C、吹扫没有先后顺序D、先吹支管道,然后吹扫主管道正确答案:B3、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为()。
A、具换热式固定床反应器B、釜式反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案:D4、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、操作方式B、结构C、聚集状态D、换热条件正确答案:B5、氢分压的改变例如增大,会使裂化反应()。
A、深度增加B、深度减小C、深度不一定受影响D、以上均不是正确答案:C6、为防止急冷水系统腐蚀,通常在急冷水中注入()。
A、KOB、HClC、P2O5D、NaOH正确答案:D7、氯丁橡胶的单体是()。
A、氯乙烯B、2-氯丁二烯C、三氯乙烯D、3-氯丁二烯正确答案:B8、低压法羰基合成醋酸的原料是()。
A、乙烯和一氧化碳B、甲醇和一氧化碳C、乙醇和一氧化碳正确答案:B9、以下有关空间速度的说法,不正确的是:()。
A、空速减小,原料气与催化剂的接触时间增加,主反应的选择性提高B、空速增加,原料气与催化剂的接触时间缩短,转化率下降C、空速的大小影响反应的选择性与转化率D、空速越大,单位时间单位体积催化剂处理的原料气量就越大正确答案:A10、一般反应器的设计中,哪一个方程式通常是不用的()。
A、动量衡算式B、热量衡算式C、反应动力学方程式D、物料衡算式正确答案:A11、反应釜中如进行易粘壁物料的反应,宜选用()搅拌器。
第二章1. 流体流动时有哪些流动形态?如何判别?答:流体充满导管作定态流动时基本上有两种流动形态:滞流(也称为层流)和湍流。
判别流动形态的依据是雷诺数(Re)。
Re<2000 为滞流;Re>4000为湍流;2000<Re<4000 过渡态2. 分别说明滞流和湍流时影响流体流动阻力的因素,并说明两者区别。
滞流也称为层流,其特征是:当流体在圆管中作滞流流动时,流体的质点作一层滑过一层的位移,层与层之间没有明显的干扰。
各层间分子只因扩散而转移。
流体的流速沿断面按抛物线分布;紧靠管壁的流体流速等于零,管中央的流速最大,管中流体的平均流速为最大流速的1/2.湍流的特征是:流体在流动时,流体的质点有剧烈的骚扰涡动,一层滑过一层的粘性流动情况基本消失,只是靠近管壁处还保留滞流的形态。
湍流时,靠近管壁一定距离的流体,其流速沿管壁至管心方向逐步增大,接近管中央相当大范围内的流体流速接近于最大流速;管内流体的平均流速为管中央最大流速的0.8 左右。
3. 离心泵有什么特点?有哪些主要指标?离心泵是利用快速旋转的叶轮向液体作功使液体获得离心力并转化成静压能和动能,从而使液体能克服流动时的摩擦阻力及外压力而被输送。
离心泵的特点是输出液的压头不高,但有较大的输送量。
有很大的操作机动性,能在相当广泛的流量范围内操作,流量可用排出口的阀门控制。
离心泵的主要性能参数有转速n、流量qv、扬程H、功率P 和效率η。
离心泵的主要性能参数①流量qv (m3·s-1或m3·h-1)称排液量或输送能力,指在单位时间内泵所排送的液体数量。
②扬程或压头H(米液柱) 泵对单位重力的流体所提供的有效能量,③轴功率P(W) :轴功率P:电动机传递给泵轴的功率。
有效功率pe:单位时间内泵对所输送液体所做的功④效率η表示能量损失,离心泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和物性等因素有关。
一般小泵的η为50%~70%,大型泵的可达90%。