4.理想管式反应器

理想管式反应器的特点
理想管式反应器的特点：
1、反应容器成形结构优越性：理想管式反应器采用比较合理的管式成形，外部表面结构较精密，比其他反应容器的外观美观，制造和安装方便，可以实现更精确的流量受控对绝热反应。

2、优良的温度分布性：理想管式反应器采用比较均匀的温度分布，可以有效地避免温度梯度值过大，从而提高反应精度和反应效率。

3、反应容器内壁易维护及耐腐蚀：它整个结构比较紧凑，可以更好地抗腐蚀，内部设备的维护和更换也更为便利。

4、多道管结构可选择性：理想管式反应器可以单道向一侧结构，也可以采用多道管结构，增加多道管的数量，从而提升容积，完善反应过程。

5、独特的运动方式：在理想管式反应器中，可以更有效地控制循环液体的运动方式，从而实现反应运动的混合均匀性。

6、真空条件下稳定性高：其结构优异，整体稳定性较强，在真空条件下也可以良好的保持稳定的状态，尤其在比较高的温度和压力下，运
行效果更加优良。

7、反应方程式把握可控：使用理想管式反应器，可以更好地调整反应方程式，从而控制反应速度和输出质量，有效提升工作效率。

化学反应工程复习资料一.填空1.理想反应器是指＿_＿＿＿__、_______.2。

全混流反应器的返混_______.平推流反应器的返混为＿__＿__＿。

3.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为＿＿__＿＿_、___＿___、＿_＿___＿。

4.平推流管式反应器t t =时,E(ｔ)=_＿__.;平推流管式反应器t t ≠时，E(ｔ)＝____＿。

；平推流管式反应器t t ≥时，F(t)＝___.;平推流管式反应器<时,F （t ）＝____.５.平推流管式反应器其E(θ）曲线的方差=2θσ＿__＿___。

；平推流管式反应器其E （t)曲线的方差=2t σ＿_____＿。

６。

全混流反应器t=0时E(t)=_______。

;全混流反应器其Ｅ（θ）曲线的方差=2θσ__＿＿___．;全混流反应器其E （t)曲线的方差=2t σ_＿＿＿___。

7.催化剂“三性”是指、和。

8.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作____＿__.９． 化学反应过程按操作方法分为___＿__＿、______＿、___＿__＿操作。

10． 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指＿＿__＿__、＿______、_＿____＿。

１１。

化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为,用逸度表示的速率常数,则=＿_＿___＿。

1２。

在构成反应机理的诸个基元反应中,如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于＿＿_＿___。

１3. 一级连串反应AS P 在全混流釜式反应器中,则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、=opt τ______。

14. 一级连串反应AS P 在平推流反应器中,则目的产物Ｐ的最大浓度=max ,P C __＿__＿_、=opt t __＿___。

《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。

第一章制药工程设计概述一、名词解释1. 项目建议书2. 可行性研究报告3. 设计任务书4. 两阶段设计5. 试车二、简答题1. 简述工程项目从计划建设到交付生产所经历的基本工作程序。

2. 简述可行性研究的任务和意义。

3. 简述可行性研究的阶段划分及深度。

4. 简述可行性研究的审批程序。

5. 简述设计任务书的审批及变更。

6. 简述设计阶段的划分。

7. 简述初步设计阶段的主要成果。

8. 简述初步设计的深度。

9. 简述初步设计的审批及变更。

10. 简述施工图设计阶段的主要设计文件。

11. 简述施工图设计阶段的深度。

12. 简述制药工程项目试车的总原则。

第二章厂址选择和总平面设计一、名词解释1. 等高线2. 风向频率3. 主导风向4. 风玫瑰图5. 建筑系数6. 厂区利用系数7. 绿地率8. 生产车间9. 辅助车间10. 公用系统10. 地理测量坐标系11. 建筑施工坐标系12. 空气洁净度13. 洁净厂房二、简答题1. 简述厂址选择的基本原则。

2. 简述厂址选择程序。

3. 简述厂址选择报告的主要内容。

4. 简述总平面设计的依据。

5. 简述总平面设计的原则。

6. 简述总平面设计的内容和成果。

7. 简述GMP对厂房洁净等级的要求。

8. 简述洁净厂房总平面设计的目的和意义。

9. 简述洁净厂房总平面设计原则。

第三章工艺流程设计一、名词解释1. 报警装置2. 事故贮槽3. 安全水封4. 爆破片5. 安全阀6. 溢流管7. 阻火器8. 载能介质9. 设备位号10. 仪表位号10. 就地仪表11. 集中仪表二、简答题1. 简述工艺流程设计的作用。

2. 简述工艺流程设计的任务。

3. 简述工艺流程设计的基本程序。

4. 简述连续生产方式、间歇生产方法和联合生产方式的特点。

5. 简述工艺流程设计的成果。

三、设计题1. 离心泵是最常用的液体输送设备，常通过改变出口阀门的开度来调节其输出流量，试确定该方案带控制点的工艺流程图。

1、气相反应CO + 3H 2CH 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. -2B. -1C. 1D. 22、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 KK A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A3、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 --00 B. 00A P P n n n - C. 00S 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. ＜0B. =0C. ≥0D. ＞05、对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P ϕ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、 有一实验室反应器,催化剂装填高度50cm,操作线速度2.5cm/s 。

若工业反 应器催化剂高度为2m,空速与实验室反应器相同,则工业反应器流体线速度为____D___。

A. 2.5cm/sB. 5cm/sC. 7.5cm/sD. 10cm/s 7、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8、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_3m 。

制药工程学1.可行性研究报告的内容：①总论；②市场需求预测；③产品方案及生产规模；④工艺技术方案；⑤原料、辅助材料及燃料的供应；⑥建厂条件和场址方案；⑦总图运输、公用工程和辅助设施的方案；⑧环境保护；⑨劳动保护和安全卫生；⑩节能；⑪工厂组织、劳动定员和人员培训；⑫项目实施计划；⑬投资估算和资金筹措；⑭社会及经济效果评价；⑮结论。

2.施工图设计的内容：⑴图纸：①施工图阶段带控制点的工艺流程图；②非标设备制造图及工艺流程图；③施工阶段设备布置图及安装图；④施工阶段管道布置图及安装图；⑤仪器设备一览表；⑥材料汇总表；⑦其他非工艺工程设计项目的施工图纸。

⑵说明书：除了初步设计的内容外，还应包括：①设备和管道的安装依据、验收标准及注意事项；②对安装、试压、保温、油漆、吹扫、运行安全等要求；③若对初步设计的部分内容进行了修改，则需备详细说明修改的理由和原因。

在施工图设计中，通常将施工说明、验收标准等直接标注在图纸上，而无需写在说明书中。

3.洁净厂房总平面设计原则：①洁净厂房应远离污染源，并布置在全年主导风向的上风处；②洁净厂房的布置应有利于生产和管理；③合理布置人流和物流通道，并避免交叉往返；④洁净厂房区域应布置成独立小区，区内应无露土地面。

4.工艺流程完善：①在设计和完善工艺流程时，常以单元操作或单元反应所涉及的主要设备为单位，标明进料和出料的名称、数量、组成及工艺条件；②根据单元操作或单元反应过程的温度、热效应等情况，确定传热设备和载能介质的技术规格；③根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式，确定仪表和自动控制方案；④根据单元操作或单元反应过程的燃烧、爆炸、毒害情况，确定相应的安全技术措施；⑤根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物，确定相应的污染治理方案等。

5.热量衡算的方法和步骤：①明确衡算目的；②明确衡算对象，划定衡算范围，并给出热量衡算示意图；③收集与热量衡算有关的热力学数据；④选定衡算标准；⑤列出热量衡算平衡方程式，进行热量衡算；⑥根据热量衡算结果，编制热量平衡表。

化学反应工程复习总结一、知识点1.化学反应工程的研究对象与目的，研究内容。

化学反应工程的优化的技术指标。

2.化学反应动力学转化率、收率与选择性的概念。

反应速率的温度效应和活化能的意义。

反应速率的浓度效应和级数的意义。

3.理想反应器与典型反应特征理想反应器的含义。

等温间歇反应器的基本方程。

简单不可逆反应和自催化反应的特征和计算方法。

可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征和计算方法。

4.理想管式反应器管式平推流反应器的基本方程典型反应的计算。

停留时间、空时和空速的概念。

膨胀因子和膨胀率的概念。

5.连续流动釜式反应器全混流模型的意义。

全混流反应器的基本方程全混流反应器的计算。

循环反应器的特征与计算方法。

返混的概念、起因、返混造成的后果。

返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。

6.停留时间分布与非理想流动停留时间分布的意义，停留时间分布的测定方法。

活塞流和全混流停留时间分布表达式，固相反应的计算方法。

多釜串联模型的基本思想，模型参数微观混合对反应结果的影响。

7.反应器选型与操作方式简单反应、自催化和可逆反应的浓度效应特征与优化。

平行反应、串联反应的浓度效应特征与优化。

反应器的操作方式、加料方式。

8．气固催化反应中的传递现象催化剂外部传递过程分析，极限反应速率与极限传递速率。

Da和外部效率因子的定义及相互关系。

流速对外部传递过程的影响。

催化剂内部传递过程分析，Φ和内部效率因子的定义及相互关系。

扩散对表观反应级数及表观活化能的影响。

一级反应内外效率因子的计算。

内外传递阻力的消除方法。

9.热量传递与反应器热稳定性定态、热稳定性、临界着火温度、临界熄火温度的概念。

催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。

全混流反应器、管式固定床反应器热稳定条件。

最大允许温差。

绝热式反应器中可逆放热反应的最优温度分布。

二、具体内容解析 一、 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——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．工程思维方法二、化学反应动力学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))((反应区反应时间反应量反应速率＝3. 工业反应动力学规律可表示为：)()(T f C f r T i C i ⋅=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。

管式反应器除了上一章的两类理想反应器，管式反应器也是一类理想反应器模型（活塞流模型）。

与间歇釜式反应器不同，全混流和活塞流模型用于流动过程。

根据上一章所学的知识，物料在反应器中的停留时间是决定化学反应转化程度和产物分布的一个重要因素。

全混流和活塞流模型均是根据特定的停留时间分布规律建立起来的（这部分内容将在下一章中详细阐述），是两种极端的情况，是分析许多问题的出发点，也是各种实际反应器设计的理论基础。

本章将涉及到如下的具体内容：活塞流模型的基本假定等温管式反应器设计与分析管式反应器与釜式反应器的性能比较循环管式反应器的分析计算管式反应器的变温操作第一节活塞流假定流体流动是非常复杂的物理现象，影响到系统的反应速率和转化程度。

一、流动状况对反应过程的影响1. 流动情况影响例1. （1）空管中, 图4.1 （a）(b) 内部各部分流体的停留时间不同，因此反应时间也不一样，反应速率和最终转化率也不一样第二节等温管式反应器的设计一、单一反应在管式反应器中进行的单一反应，取如图4.2所示的微元体（高为dZ）图 4.2 管式反应器示意图在定态条件下，由此得到或∴（4-4）∴（4-5）假设 =常数（=X Af下的值），则--釜式反应器的设计方程式（4-5）可以进一步变成：（间歇釜式的设计的方程为）注意：二者尽管形式上相同，但一个是反应时间t，一个空时τ（与所选择的进口状态有关）。

另外，间歇釜式反应器总是恒容的。

如果管式反应器也在恒容下进行，则有τ=t；否则，τ≠t。

对于式（4-4），设反应器的截面积为A，则有dV r=Ad Z，那么对于恒容过程 C A=C AO（1-X A）则时间变量转化为位置变量。

例4.1 例4.2 例4.3例4.4例4.5第三节管式与釜式反应器反应体积的比较在处理量、组成、T、XAf相同的条件下进行对比。

对于二级可逆反应，使用不同形式的理想反应器时所需要的反应体积如表4-1所示，即有（本章前面和上一章的例题给出的结果）一般来说，比较按正常动力学和反常动力学两种情况讨论：图 4.3 连续反应器反应体积的比较对于复杂反应，要同时考虑反应体积V和产物分布，后者更为重要。

习题简述Langmuir等温吸附方程的基本特点。

试回答弗隆德里希(Freundlish)真实吸附理论什么是自催化反应？什么是全混流假定？简述连续流动釜式反应器的特点简述理想管式反应器的特点？什么是拟一级反应，有什么作用？对大部分反应来说，返混可使转化率降低，试用所学知识讨论如何减少气液鼓泡反应器返混。

停留时间分布函数F (t )的含义？停留时间分布密度函数E( t )的含义？简述改善颗粒内传质的措施。

C2H4，H20L C2H5OH是可逆放热反应，如何优化管式反应器温度？试描述催化剂在催化反应中的作用。

简述气一固相催化反应的动力学步骤？串连反应A k1> P k2> S，P组分是目的产物，主反应活化能小于副反应活化能，考虑收率和产量要求，如何优化反应器温度?试简述丹克莱尔(Damkohler)准数物理意义，并写出其表达式在管式反应器中400C等温下进行气相均相不可逆吸热反应，该反应的活化能等于39.77 kJ / mol。

现拟在反应器大小，原料组成和出口转化率均保持不变的前提下(采用等温操作)，增产35%，请你确定一具体措施(定量说明)。

设气体在反应器内呈活塞流。

在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用E 106催化剂进行试验，测得正反应活化能为9.629 104J/mol，如果不考虑逆反应，试问反应温度是550E时的速率比反应温度是400°C时的反应速率大多少倍？氧化碳变换反应:CO(A) H2O(B) > CO2(C) H2(D)在较低温度下，其动力学方程可表示为：.一一kp A P Br1 F A P A b e P C以苯甲酸为示踪剂，用脉冲法测定一反应体积为1735cm3的液相反应器的停留时间分布，流体流量为40.2 cm3/min，示踪剂用量为4.96g,不同时刻出口流体中示踪物的浓度c (t)如表所示。

若用多釜串联模型来模拟该反应，试求模型的参数N。

在温度25C时，当温度升高10C反应速率增加一倍，则该反应活化能应为多少?拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：CH2CI —CH2OH+NaHCO3—CH2OH —CH2OH+NaCI+CO2以生产乙二醇产量为20kg/h,使用15% (重量)的NaHCO s水溶液及30%(重量) 的CH2CI —CH2OH水溶液作原料，反应器装料中CH2CI —CH2OH和NaHCO s的摩尔比为1 : 1,混合液的比重为1.02g/cm3，该反应对CH2CI —CH2OH和NaHCO3 均为1级，在反应温度下反应速率常数为5.2 I/ (moI • h)，要求转化率达95%，试问：(1) 若辅助时间为0.5 h，试计算反应器的有效体积。

制药工程学模拟试卷1答案及评分标准专业_____ 班级_______学号________ 姓名_________题号一二三四五总分分数评卷人一、单项选择题(每题 2 分，30 题，共60 分)1. 化工及制药工业中常见的过程放大方法有____D____。

A. 逐级放大法和相似放大法B. 逐级放大法和数学模拟放大法C. 相似放大法和数学模拟放大法D. 逐级放大法、相似放大法和数学模拟放大法2. 釜式反应器可以采用的操作方式有____D____。

A. 间歇操作和连续操作B. 间歇操作和半连续操作C. 连续操作和半连续操作D. 间歇操作、半连续操作及连续操作3. 釜式反应器串联操作时，串联的釜数以不超过____C____个为宜。

A. 2B. 3C. 4D. 54. 自催化反应宜采用____B____。

A. 间歇操作搅拌釜B. 单釜连续操作搅拌釜C. 多个串联连续操作搅拌釜D. 管式反应器5. 理想管式反应器中进行的反应，反应器的空间时间τC 与物料在反应器中的停留时间τ之间的关系为：____D____。

A. τ>τCB. τ=τCC. τ<τCD. 不能确定6. 对于等温等容过程，同一反应在相同条件下，为了达到相同转化率，在间歇理想釜式反应器内所需要的反应时间τ与在管式理想流动反应器中所需要的空间时间τC 之间的关系为：____B____。

第 1 页共7 页A. τ>τCB. τ=τCC. τ<τCD. 不能确定7. 对于反应级数大于零的同一反应，达到一定转化率时，理想管式流动反应器所需要的反应器体积与理想连续釜式反应器所需要的有效容积之比(称为容积效率η)为____E____。

A. η=1B. η≥1C. η=0D. η≤0E.0≤η≤18. 对于平行反应，若主反应级数高于副反应级数，则不宜选用____A____。

A. 连续釜式反应器B. 管式反应器C. 间歇釜式反应器9. 正常操作时，物料呈阶跃变化的反应器是____C____。