反应工程内容(复习).doc

1、反应工程包括：反应动力学和反应器设计与分析。反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率。对于一定的反应物系，化学反应速率只取决于反应物系的温度、浓度和压力。反应动力学所要寻求的正是它们之间的定量关系。但是，在反应器内进行化学反应时，反应物系的组成、温度及压力总是随着时间或空间而改变，或者同时随二者而变。
反应器类型：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、移动床反应器、滴流床反应器
2、反应器操作方式：（1）间歇操作：进行反应所需的原料一次装入反应器内，然后在其中进行反应，经一定时间后，达到所要求的反应程度便卸出全部反应物料，其中主要是反应产物以及少量未被转化的原料。间歇反应过程是一个非定态过程，反应器内物系的组成随时间而变，这是间歇过程的基本特征。几乎都是釜式反应器。（2）连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地从反应器流出。多属定态操作。（3）半间歇（半连续）操作：原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其余则为分批加入或卸出的操作，均属半连续操作。
反应器设计最基本的内容：（1）选择合适的反应器型式（2）确定最佳的操作条件（3）针对所选定的反应器型式，根据所确定的操作条件，计算出完成规定的生产任务所需的反应体积
反应器设计的基本方程：（1）描述浓度变化的物料衡算式，或称连续方程（2）描述温度变化的能量衡算式，或称能量方程（3）描述压力变化的动量衡算式
数学模型法步骤：（1）实验室规模试验（2）小型试验（3）大型冷模实验（4）中间试验（5）计算机试验
阿累尼乌斯方程：反应速率常数与温度的关系 k=Aexp(=E\RT)
δA意义：转化1molA时，反应混合物总摩尔数的变化
动力学参数的方法：积分法：将速率方程积分后，再对实验数据进行处理。微分法：根据不同实验条件下测得的反应速率，直接由速率方程估计参数值
建立速率方程：（1）设想各种反应机理，导出不同的速率方程（2）进行反应动力学实验，测得所需的动力学数据（3）根据所得的实验数据对所导出的可能的速率方程进行筛选和参数估值，确定出合适的速率方程
间歇反应器操作时间：反应时间，辅助时间
空时：反应体积与进料体积流量之比 用来衡量连续反应器的生产能力 空时越小，该反应器的处理物料量越大 空时小者，生产能力大
空速：单位反应体积单位时间内所处理的物料量（体积流量） 空速越大，反应器的生产能力越大
串联釜式反应器a级不可逆反应：（1）a<0，单釜操作优于串联操作，串联已多余（2）a=0，反应器体积相同，无必要串联操作（3）0<a<1，沿物料流动方向，各釜反应体积依次减小，即大釜在前，小釜在后，这样总反应体积可保持最小（4）a=1，各釜反应体积相等时最佳（5）a>1，沿物料流动方向，各釜反应体积依次增大，即小釜在前，大釜在后 各釜反应温度相同，恒容下成立
不同釜式相同的最终转化率下最终收率：间歇釜>多个连续釜串联>单一连续釜
活塞流假设：径向流速分布均匀，即所有流体粒子均以相同速度从进口向出口运动；在垂直于流体流动方向的任何截面上，浓度均匀、温度均匀，即径向混合均匀；在流体流动方向即轴向上不存在流体的混合。
返混：即不同停留时间的流体粒子之间的混合。 物料在反应器内不仅有空间上的混合还有时间上的混合
全混流：无论径向混合还是轴向混合都达到最大
活塞流与全混流：前者无返混，后者返混最大。
停留时间：（1）寿命分布：流体粒子从进入系统起到离开系统止，在系统中停留的时间。是系统出口处的流体粒子的停留时间。（2）年龄分布：由进入系统算起在系统中停留的时间。是对系统中的流体粒子而言的停留时间。
实际反应器流动状况偏离理想那个流动状况原因：滞留区的存在，存在沟流和短路，循环流，流体流速分布的不均匀，扩散。
孔隙率：空隙体积与催化剂颗粒体积之比。
以颗粒相当的球体直径表示颗粒粒度：（1）以与颗粒体积相等的球体直径表示（2）以与颗粒外表面积相等的球体直径表示（3）以与颗粒比外表面积相等的球体直径表示
由于扩散影响，流体主体、催化剂表面上、催化剂颗粒中心反应物浓度CAG>CAS>CAC>CAe，CAe为反应物的平衡浓度，对于反应产物，顺序相反。
床层静止，热量通过固体颗粒向外传递方式：（1）颗粒接触面处的传导（2）相邻颗粒周围的边界层的传导（3）颗粒间的辐射（4）颗粒内的传导
固定床催化反应器分类：绝热反应器，换热式反应器
绝热反应器：单段和多段。多段：间接换热式、原料气冷激式、非原料气冷激式
热点：固定床反应器进行放热反应时，床层内部存在温度最高之点
冷点：吸热，最低
实验室催化反应器基本要求：（1）等温操作（2）反应气体保持理想流型
催化反应器类型：积分反应器，微分反应器，外循环反应器，内循环反应器
浆态反应器类型：机械搅拌釜，环流反应器，鼓泡塔，三相流化床反应器
机械搅拌釜在液相中悬浮所需能量，主要靠：机械搅拌器提供。
循环比：设循环物料量与新鲜原料量之比
气、液反应器主要类型：填料塔、喷雾塔、板式塔、鼓泡塔、机械搅拌釜式反应器
从床层中心算起，随着径向位置的增大，流速增加，在离器壁距离等于1-2倍颗粒直径处，流速最大，然后随径向位置的增大而降低，至壁面处为零。床层直径与颗粒直径之比越小，径向流速分布越不均匀。空隙率越大，流速越大、
化学反应速率大的气液反应，反应在液膜已基本完成。欲提高宏观反应速率，可提高反应温度，减小气膜阻力。化学反应速率慢的气液反应，反应主要在液相主体中进行，此时，采用存液量大的反应器有利。
串联釜式反应器进行一级不可逆反应时，各釜反应体积相等，则总反应体积最小。
1、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，阶跃示踪法）
2、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，微分法）
3、化学反应工程是一门研究（化学反应的工程问题）的科学
4、（三传一反）是化学反应工程的基础
5、理想反应器是指（全混流反应器，平推流反应器）
6、收率Y表达为按（化学计量最大）可能生成量的分率
7、CO中温变换反应器属于固定床里的（多段绝热）反应器。固定床按气体流动方向，可分为（轴向和径向）反应器
8、均相反应（参与反应的物质均处于同一相）
9、目前描述固定床反应器的数学模型可分为（拟均相）和（非均相）的两大类
10、要使固定床反应器所用催化剂量最少，对简单不可逆反应，应尽可能在（高温）温度下操作；对可逆放热反应，（最佳）；对可逆吸热反应，（高温）
12、在构成反应机理的诸个基元反应中，……其他基元反应可视为处于（拟平衡常态）
14、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（固定床反应器）
15、反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果（优于）全混流反应器
<0 （差于）
>0 ，平推流反应器的反应效果（优于）全混流反应器
<0 （差于）
全混流>多级串联全混流>平推流
16、活化能的大小直接反映了（反应速率）对温度的敏感程度。
17、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。
18、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 （活性，选择性，稳定性）
21、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。
23、对于单一反应，选择反应器时主要考虑（反应器的大小）；而对于复合反应，考虑的则是（目的产物的收率）；
24、全混流反应器内物料的温度和浓度（均一），并且（等于）反应器出口的.
25、平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与（浓度）无关，仅是（温度）的函数。
26、对于恒容的（平推流管式反应器 平均停留时间、反应时间、空时）一致。
27、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约（0.1um）时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为（努森扩散）
28、催化剂固体颗粒中气体扩散主要（分子扩散、努森扩散）
29、气-固相催化反应，首先排除（内扩散和外扩散）的影响
30、多相反应过程是指同时存在（两个或更多）相态的反应系统所进行的反应过程。
31、具有良好搅拌装置的釜式反应器按（全混流）反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按（平推流）反应器处理。
32、非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了（停留时间分布）。
34、（可逆放热反应）具有最佳温度曲线，最佳温度曲线指（不同转化率下的最佳温度所形成的曲线）
35、物料衡算和能量衡算表达式（输入-输出=累积）
36、平均停留时间是E(t)曲线的（分布中心）；方差表示停留时间分布的（分散程度）
38、阶跃法的实质是（在系统中作定常流动的流体切换为流量相同的含有示踪剂的流体，或者相反）
41、滴流床可形成四种不同的流区（滴流区、雾状流区、脉冲流区、鼓泡流区）
42、双膜模型设想在气—液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的（气膜）和（液膜），而把气、液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成（均一），不存在着传质阻力。
43、双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成（串联的稳定的双膜分子扩散过程）的叠加，相间传质总阻力等于（双膜传质阻力的加和）。
44、气—液—固体系的浆态反应器可以通过（机械搅拌）的作用，也可以仅仅借助（气体的鼓泡）作用使催化剂的固体细粒很好的分散于液体中并形成淤浆状