化学反应工程基本概念

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

> }。 7. 全混流反应器的返混 （无限大）。

8. 平推流反应器的返混为 (为零)。

9. 平推流是指 (反应物料以一致的方向向前移动)。

10. 全混流是指 (刚进入反应器的新鲜物料与已存在的反应器中的物料能达到瞬间的完全混合)。

11. 平推流的特征为 (所有物料颗粒在反应器中的停留时间相同不存在反混)。 12. 全混流的特征为 (反应器中各处浓度温度相等 且都与出口处一致 反混无限大)。

13. 如果将反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为 (循环反应器)。

14. 对循环反应器，当循环比β→0时为 (平推流) 反应器，而当β→∞时则相当于(全混釜)反应器。

15. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用 (全混流) 反应器为宜。 16. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用 (平推流) 反应器为宜。 17. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？

答：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，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；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。

18. 对于反应，r R ＝k 1C A 2，E 1；r S ＝k 2C A ，E 2，当E 1＞E 2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 1

2212010/20/10---===，所以，当1E ＞2

E 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。

19. 在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R ，

r A ＝kC A kmol/m 3·h

k=9.52×109exp[-7448.4/T] h -1

C A0＝2.3 kmol/m 3，M R ＝60，C R0＝0，若转化率x A ＝0.7，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ）

解：

)/(22.323

0m kmol x C C A A R == A x A A x A

A A x k x dx k kC dx C t A A

-=-==⎰⎰

11

ln

111000 92

.0502734.7448ex p 1052.99=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡+-⨯=k

)(31.17.011ln 92.01h t =-= 2450000

0=+t t M VC R R )

(2.226022.32406.2500003m V =⨯⨯⨯=

20. 应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假

定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h -1，原料液的进料速度v 0＝10m 3/h ，要求最终转化率x A ＝0.9，试求V 1、V 2和总容积V 。

解：对于一级不可逆反应应有