反应与分离工程基础,期末整理复习试卷资料.doc

一、填空（201=20）1、搅拌釜搅拌的作用目的：可以加速物料之间的混合，提高传热和传质速率，促进反应进行，减少副产物的生成。 宏观均匀：设备尺度上来说的。微观均匀：分子尺度上的均匀。2、工业生产进行发4343化学反应，不仅与反应自身的特征（相态、反应级数、热效应）有关，而且与反应设备的特性（反应器型式、结构、操作方式）有关。不同的反应器型式（搅拌釜、鼓泡塔、管式反应器），不同的操作方式（间歇操作、连续操作、半连续操作）。反应器的型式多种多样，从结构和操作来看，有间歇操作搅拌釜，连续操作搅拌釜，管式反应器等三种基本类型。3、间歇式操作搅拌釜特点：装置简单、制药中广泛使用。物料一次性加入，反应后一起放出、不存在返混，全部物料参与反应时间相同。釜内反应物浓度（反应物速度）随时间而变化，随时间降低。主要用于液相或液固相反应，连续鼓入气体的气液相反应，广泛用于制药和精细化工，某些要求清洁的产品，如食品发酵，便洗涤消毒。4、连续操作的管式反应器特点：反应时间是管长的函数。反应物浓度、反应速度沿着流动方向逐渐降低（出口处最低）。定常状态时，管长任意一点的反应物浓度（速度）、温度、压力都不随时间而改变。连续管式反应器PFR 可用于气相或液相反应。5、连续操作的搅拌釜特点：构造同间歇式，釜内有强烈的搅拌器，物料随进随出，连续流动、出口物料中的反应物浓度和釜内反应物浓度相同，因而反应物浓度很低，反应速度慢，要达到同样的转化率，需要的反应时间更长，反应器体积较大。定常流动时，釜内温度、浓度、反应速度都不随时间而变化。全混流，返混程度最大的理想流动，特点物料一进入反应器就立即均匀分散在整个容器，出口同时可检测到新加入的粒子，反应器中的温度、浓度完全均匀一致，分别与出口物料的温度、浓度相同。全混釜实际就是连续搅拌釜CSTR., 釜内各点的反应速度相同，且等于出口转化率时的反应速度。6、化学工业的生产过程是由一系列(化学反应过程）和（物理处理过程，也称单元操作）有机地组合而成的。物理处理过程是为化学反应服务的，目的是分离得到反应形成的中间体或者产品。化学反应工程是生产过程的中心环节，反应进行的好坏对产品的收率和质量有着决定的影响。7、平推流也称活塞流特点：各粒子的流速完全相同，在流动放向上没有混合和扩散。物料粒子的停留时间都是相同的。细长型的管式反应器，当Re很大时，流动情况类似平推流。8、搅拌器的选型主要根据混和目的、强度、两相的物理性质 来进行。选用反应器型式和操作方式的依据是：用同样数量的原料能产出最多的产品，而反应器的容积要小。无论处理过程涉及流体流动、传热与传质三个方面，是化工原理研究的对象，化学反应进行过程中“三传”动量、热量和质量的传递。9，连续操作的反应釜内，温度均一且不随时间变化，对整个反应釜做单位时间内的热量衡算； 单位时间内：反应放出的热量= 冷却水带走的热量+物料升温所需要的热量。 10、 t 称为空间时间，只有在等容过程中，它等于平均停留时间。 = t =反应器的有效容积 除 进料体积流量=反应器的有效容积 除 反应器中物料的体积流量11、说明影响反应速率最主要的影响因素是 反应物浓度 、 反应温度 。12、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。填料综合性能评价最好的是 。13、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。14、搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。搅拌器包括传动装置，搅拌轴（含轴封），叶轮（搅拌桨）;釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。典型的搅拌釜式反应器，它由釜体、釜盖、搅拌器，减速机以及传热装置等五部分组成。搅拌器主要有高转速搅拌器（包括螺旋桨式又称推进式、涡轮式）;大叶片低转速搅拌器（桨式、框式、锚式、螺带式）。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。16、分散非均相液体混合（气液相分散）过程选用 涡轮式的剪切作用和循环速率大 ，涡轮式（无泵壳的离心泵）适合小尺度均匀的搅拌。推进式适合以宏观混合为目的的搅拌过程，尤其要求上下均匀的场合（如制备固体悬浮液）；。高黏度液体应采用低转速、大叶片（大叶片低转速搅拌器，如桨式、框式、锚式、螺带式）的搅拌器。低黏度均相液体混合，如果混合时间没有要求，一般搅拌器皆可用。推进式最好，循环速率大且消耗动力少。17、在系统中进行一连串反应 ，组分A 的生成速率方程式： 、组分B的生成速率方程式： 。18，等功率的条件下，采用大直径、低转速的搅拌器、更多的功率消耗于总体流动，有利于宏观混合；。采用小直径、高转速的搅拌器，更多的消耗于喘动，有利于小尺度上的混合。19，搅拌器放大：一，保持搅拌雷洛数不变，. 二，保持叶端圆周速度不变 nd=恒定 。三，保持单位体积消耗的功率不变，=恒定 。四，保持转热膜系数不变，在许多搅拌系统的放大中，往往需要加热或冷却的方法，使反应保持在适当的温度范围内，因而传热速率成为设计的控制因素。20、 平推流的反应器也称（活塞流）反应器，用PFR表示；。全混流的反应器也称连续搅拌釜，以CSTR.表示PFR,CSTR都是理想反应器。实际生产，连续反应器都存在不同程度的返混（中间流），称为非理想反应器。21、 平行反应，提高反应物浓度有利于级数高的反应；降低浓度，有利于低级数的反应。高温度有利于活化能大的反应，低温有利于活化能低的反应。 高利高，低利低。高乐高22、 保持CA反应物浓度较高，采用间歇或管式反应器，较低的单程转化率，浓度较高的原料；。保持反应物浓度较低，采用全混釜，并使转化率高些，反料循环，降低进料反应物速度，加惰性稀释剂。23、 当需要传递的热量较大，夹套传热不满足要求时，可采用蛇管传热，排列紧密的蛇管 能起到导流筒 和挡板的作用，强化搅拌，提高传热效果。传热系数比夹套高60%，要求传热面积很大时，可以用并联的同心 蛇管组。24、 精馏的分类，按组分分（单组分、多组分）；按压力分（加压蒸馏、减压、常压）； 按方法分（简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏）；操作分（间歇式操作、连续式操作） 25、 一般精馏操作是以混合物中各组分的挥发度不同为依据的。组分间的挥发度差别愈大，分离愈易、26、 萃取剂不和被分离物系中任意组分组成共沸物，但能改变原溶液组分间的相对挥发度，且添加剂的沸点比原溶液中各组分的沸点都要高。萃取精馏得以进行，是由于溶剂的加入，改变了被分离组分间的相互作用。27、 萃取精馏能否实现关键在：A.尽可能大的选择性。B.沸点适当比任一组分都要高。C.原有组分较大的相互溶解度（适宜的物性）。D.溶剂安全、无毒、无腐蚀、热稳定性好、廉价、来源丰富28、二、名词解释：1，分离过程：是指两组分或多组分的混合物分离成为接近于纯的物质，或者分离成为满足一定组成要求的物质是过程。2，工业反应工程：指具有一定反应特性的物料在具有一定传递特性设备中进行化学反应的过程。3，返混：指不同年龄的物料粒子混在一起的现象。产生五个主要原因涡流与扰动、速度分布、沟流、倒流、短路与死角。返混是连续操作反应器中特有的现象。4，转化率：指主原料在主反应和副反应中反应掉的物质的量与其加入的物质的量的百分比。收率：指主产物实际得到的物质的量与其理论得的物质的量百分比。收率总是小于转化率。由于原料可能发生副反应，产物可能分解，设备的漏损以及处理过程的损失等原因。5剪应力：指相邻液层间单位面积上的内摩擦力。剪切率指沿着速度矢量法线单位距离上速度的变化（速度梯度）6，传热系数K：指搅拌釜内物料与夹套（或蛇管）内的流体间的传热系数7，装料系数：有效容积与总容积的比值，它表示反应器内的物料占反应总容积的百分比8，机械分离过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。9，传质分离过程：传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理不同，工业上分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。10，相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。11，相对挥发度：两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。12，泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。13，露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。14，气化率：气化过程的气化量与进料量的比值。15,冷凝率：冷凝过程的冷凝量与进料量的比。16,设计变量数：设计过程需要指定的变量数，等于独立变量总数与约束数的差。17.独立变量数：描述一个过程所需的独立变量的总数。18.约束数：变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。19.回流比：回流的液的相量与塔顶产品量的比值。20，总体流动：指搅拌器旋转时釜内液体产生一定途径的循环流动。21，打旋：指叶轮的转速越大，液面下凹的深度越来越大的现象。消除打旋二措施：加设挡板（偏心安装）和加设导流桶（叶轮上方）22混合时间：指分子尺度上达到均匀所需的时间。混合时间等于釜内物料循环时间的4倍23、 全混流反应器的容积率：指平推流反应器需要的容积与全混流反应器需要的容积之比。对于零级反应，容积率为1，且月转化率无关，即不论转化率高低，全混流、平推流需要的容积相等。 转化率一定，反应级数越高，容积效率越小，全混流比平推流大得多。除零级反应外，容积率都小于1，随转化率增大而减小。24、 固定床反应器：反应物料呈气态，通过由静止的催化剂颗粒构成的床层进行反应的装置、气固相催化反应器。25、 流化床是气固相催化反应常用的一种设备，特点是使用很细颗粒的催化剂。设备生产强度大，适大规模生产。26、 精馏操作是将液体混合物部分汽化，利用其中各组分挥发度的不同，通过液相和气相的质量传递来实现的。三、选择题1、对于非均相液-液分散过程，应优先选择_搅拌器。A锚式B涡轮式C桨式D推进式2、对低粘度均相液体混合，应优先选择_搅拌器。A螺带式B涡轮式C桨式D推进式3、对于以传热为主的搅拌操作，可选用_搅拌器。A锚式B涡轮式C桨式D推进式4、反应釜内壁有非金属衬里且物料易结垢时，应选用_传热。A夹套B列管式换热器C蛇管换热器D插入式传热构件E回流冷凝器5、为维持200的反应温度，工业生产上常用_作载热体。A水B导生油C熔盐D烟道气6、气相反应A+B3P+S进料时无惰性气体，A与B以11摩尔比进料，则膨胀因子A=_。A.2B.1C.1D.24、反应A+BC，已知k=0.15s-1，则反应级数n=_。A.0B.1C.2D.35、在间歇或连续釜式反应器中进行一级不可逆连串反应，如果中间产物是所要的目的产物，在两种反应器中目的产物的收率均随转化率改变。两种反应器中目的产物的收率符合：A.间歇釜式反应器中的收率大B.连续釜式反应器中的收率大C.两者相等D.依具体情况确定7、连续釜式反应器操作中存在着火点和熄火点问题，无论是着火点还是熄火点，均是因釜式反应器中存在。A.多定态问题 B.稳定的定态点问题 C.A和B两者的综合 D.都不是8、在实际生产中，有时需要对釜式反应器进行并联操作。若要达到最佳效果，对并联的各釜有一定的要求，即：A.各釜体积相等B.各釜进料流量相同 C.各釜的空时相同D.都不是10、对于主反应级数低于副反应级数的平行反应来说，采用操作可获得更高的收率。A.连续操作B.间歇操作C.半间歇操作D.不确定11.C过程的分离对象是两相以上组成的混合物，B过程用于各种均相混合物的分离；A过程是均相传质分离过程，D过程是非均相传质分离过程。A速率分离过程B传质分离过程C机械分离过程D平衡分离过程12.在一定压力下，液态混合物达到饱和状态时的温度为D，气态混合物达到饱和状态时的温度为B。A平衡温度B露点温度C分离温度D泡点温度13.对于气液平衡计算的基本方程中，A是泡点方程，C是露点方程。AKixi=1BKiyi=1Cyi/Ki=1Dxi/Ki=114反应器中等温进行着AP(1)和AR(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A)A反应(1)对A的反应级数大于反应(2)B反应(1)对A的反应级数小于反应(2)C反应(1)的活化能小于反应(2)D反应(1)的反应速率常数大于反应(2)2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2为(B)A1.0B.0.25C0.50D015对一平行连串反应A P Q 为目的产物，若活化能次序为：E2E1E3，R为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（B）。A先高后低B.先低后高C高温操作D低温操作16连串反应， ，R是目的产物时，是A浓度大，R小，可采用间歇、管式、多釜串联。 S是目的产物，使S产率高，A小，R大，采用单个连续釜。17包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为(B)A堆(积)密度B颗粒密度C真密度D平均密度18在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种(C)。A平推流反应器B.轴向流反应器C.全混流反应器D.多釜串联反应器19某液相反应，其反应式可写成A+CR+C这种反应称为(B)A均相催化反应B自催化反应C链锁反应D.可逆反应20高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成(B)A气、液均为平推流B气、液