3.釜式反应器.ppt

1、第三章 釜式反应器,要点及釜式反应器概述,重点掌握：1.等温间歇釜式反应器的计算（单一反应、平行与连串反应）。 2.连续釜式反应器的计算 。 3.空时和空速的概念及其在反应器设计计算中的应用。 4.连续釜式反应器的串联和并联。 5.釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析，连接和加料 方式的选择。 6.连续釜式反应器的热量衡算式的建立与应用。,深入理解：变温间歇釜式反应器的计算。广泛了解：串联釜式反应器最佳体积的求取方法。 连续釜式反应器的多定态分析与计算。 产生多定态点的原因，着火点与熄火点的概念。,的最佳操作条件和完成规定的生产任务所需的反应器体积和主要尺寸。对于反应器的分析计算需要建立适当

2、的数学模型，本章将针对两类理想的反应器模型（间歇釜式反应器模型和全混流反应器模型）进行讨论和分析，考察反应器性能与各种因素的关系，反应器性能的优化设计问题等。,釜式反应器反应器的分析与设计是反应工程的重要组成部分和主要任务。反应器设计的任务就是确定进行化学反应,本章内容, 釜式反应器的物料衡算通式 等温间歇釜式反应器的计算 连续釜式反应器的反应体积 连续釜式反应器的串联与并联 釜式反应器中复合反应的收率与选择性 变温间歇釜式反应器 连续釜式反应器的定态操作,3.1 釜式反应器的物料衡算通式,釜式反应器是最常用的反应器形式之一,可连续操作，也可间歇或半间歇操作。本章主要讨论釜式反应器的设计分析及

3、有关优化操作问题。,间歇操作 (batch reactor, BR),连续操作 (continuous stirred tank reactor, CSTR),用途：绝大多数用作有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。,操作方式：间歇、连续、半间歇,:反应器进料的体积流量,:反应器出料的体积流量,:反应器进料中关键组分浓度,:反应器出料中关键组分浓度,:反应体积,假设(理想状态）反应器内物料温度均一 反应器内物料浓度均一反应器内无速度分布,取整个反应体积作控制体积,釜式反应器的物料衡算通式,釜式反应器的物料衡算通式,其中：,对反应物为负,对产物为正,在 dt 时间间歇内对整个反应

4、器做关键组分 i 的物料衡算：,设: N个组分，进行M个均相反应，关键组分数为K反应独立 K=M K(KM) 不独立 KM,1.即连续釜式反应器，物衡式为一代数方程组。2.非定态过程，物衡式为一常微分方程组,一 反应时间及反应体积的计算,1.反应体积,t 为反应时间：装料完毕开始反应算起到达到一定转化率时所经历的时间。计算关键,t0 为辅助时间：装料、卸料、清洗所需时间之和 经验给定,2. 等温 BR 的计算（单一反应）,2.反应器的体积,：装填系数 ，由经验确定,一般为 0.40.85,实际的反应器体积为：,对于沸腾或易发泡液体物料,对于一般流体,间歇釜式反应器物料衡算式,则物料衡算通式变形

5、为：,3.反应时间的计算,等温 BR 的计算, 单一反应,等容过程，液相反应,对整个反应器进行物料衡算：,反应过程中:,图解积分示意图（几何意义）,等温 BR 的计算,例题3.1：用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为原料中反应组分的质量比为A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度为1020kg/m3，并假定在反应过程中不变。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h。反应在100下等温操作，其反应速率方程为 100时，k=4.7610-4L/（molmin），平衡常数K=2.92。 试计算乙酸转化35%时所需的反应体积。根据反应物料的特性，若反应

6、器填充系数取0.75，则反应器的实际体积是多少？,通过乙酸的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和水的起始浓度为,由于原料液中乙酸:乙醇:水=1:2:1.35，当乙酸为1kg时，加入的总原料为1+2+1.35=4.35kg 由此可求单位时间需加入反应器的原料液量为,解：首先计算原料处理量V0根据题给的乙酸乙酯产量，可算出每小时乙酸需用量为,其次计算原料液的起始组成。,然后，将题给的速率方程变换成转化率的函数。,代入速率方程，整理后得,式中,代入到基本公式中,得：t=118.8min,实际反应器体积：12.38m3/0.7516.51m3,得： XA=80%，t = 43.5min； XA

7、=90%，t = 97.8min； XA=95%，t = 206.5min,二 最优反应时间,tCA(-RA),RR, 而t0是一定的；产品绝对产量但按单位操作时间计算的产品产量不一定。1.以平均生产速率FR为最大的优化,对于反应A R，若R的浓度为CR，反应体积为VR,下面采用图解法求解：,2.以生产费用最低为目标的优化,设单位时间内反应操作费用为a，辅助操作费用为a0,固定费用af。,要使生产费用AT最小，必须满足左式。 图解法表示：,对各组分作物料衡算(恒容条件)：,系统中只进行两个独立反应，因此，此三式中仅二式是独立的。,对A：,对P：,对Q：,3. 等温 BR 的计算,一 平行反应,

8、等温 BR 的计算,即：任意时刻两个反应产物浓度之比，等于两个反应速率常数之比,等温 BR 的计算,以上是同时进行两个一级反应的情况。不难将其推广到同时进行M个一级反应的场合。,反应时间确定后，即可确定所需的反应体积Vr,其方法与单一反应的情况相同。Vr=Q0(t+t0),将上述结果推广到含有M个一级反应的平行反应系统 ：,例3-2 在等温间歇釜式反应器中进行下列液相反应：反应开始时A和B的浓度均等于2kmol/m3,目的产物为P，计算反应时间为3h时A的转化率和P的收率。,分析： 此平行反应中，主反应为一级反应，副反应为二级反应。不能直接套用书 上式3.27）或(3.28)。但可用间歇 釜物

9、衡式（对A,P组 分），积分后求得。,即A转化了99.88，其中转化成P的只有69.19，余下（99.88-69.19）=30.69则转化成Q。,二、连串反应,设在等温间歇釜中进行下列一级不可逆连串反应：,是两个独立反应关键组分数=独立反应数=2，选A，P两组分作关键组分,根据式(3)虽可以求取达到一定转化率所需要的反应时间，但不能确定在此反应时间P的浓度和收率。将式（3）代入式（2），得,这是一阶线性常微分方程。结合上述初始条件，得,(一阶线形微分方程) 初始条件： 解此微分方程： 对于 则：,各组份浓度随时间的变化曲线如图所示。反应组份A的浓度随着反应时间的增长按指数关系下降；而中间产物P

10、的浓度开始随着反应 的进行而不断增大，但其增长速率都是在逐渐下降，这是由于CA的不断下降和串联反应速率不断增大之故，所以在Cpt 曲线会出现最大点，此处而最终产物S的浓度总是在增大。,不可逆串联反应的浓度分布,令：,得：,由图可见：A的浓度随t的而。 P的浓度先随t而，后随t而。存在一最大值连串反应的特点。 Q的浓度初期较低，后期随t而急速,连续釜式反应器物料衡算式,4. 等温CSTR 的计算,对稳态操作，有：,则物料衡算通式变为：, 单一反应, 空时与空速的概念：, 空时：,（因次：时间）,空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。空速越大，反应器的原料处理能力越大。, 空速：,等温C

11、STR 的计算,对关键组分A有：,对目的产物P有：,对副产物Q有：,三式中有两式独立，可解Vr、XA、YP三者关系, 复合反应平行反应,等温CSTR 的计算,对中间产物P：,对最终产物Q：,等温CSTR 的计算, 复合反应连串反应,对关键组分A有：,三式中有两式独立，可解Vr、XA、YP三者关系,小结：等温反应釜的设计方程,BR和CSTR反应体积的比较,用全混流反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为,原料中反应组分的质量比为A:B:S=1:2:1.35，反应液的密度为1020kg/m3，并假定在反应过程中不变。反应在100下等温操作，其反应速率方程为,已

12、知100时，k=4.7610-4L/（molmin），平衡常数K=2.92。试计算乙酸转化35 % 时所需的反应体积。,通过乙酸的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和水的起始浓度为,由于原料液中乙酸:乙醇:水=1:2:1.35，当乙酸为1kg时，加入的总原料为1+2+1.35=4.35kg 由此可求单位时间需加入反应器的原料液量为,首先计算原料处理量V0根据题给的乙酸乙酯产量，可算出每小时乙酸需用量为,其次计算原料液的起始组成。,将题给的速率方程变换成转化率的函数。因为,代入速率方程，整理后得,式中,思考 1. 用一个大反应器好还是几个小反应器好?（Vr最小) 2. 若采用多个小反应器

13、，是串联好还是并联好？ （Vr最小) 3. 若多个反应器串联操作，则各釜的体积是多少？ 或各釜的最佳反应体积比如何？,5. 连续釜式反应器的串联与并联,一 概述1.串联,需解决的问题： 大反应器在前还是小反应器在前好。 采用大、小不一样的釜串联好还是采用大小相同的釜串联好。 为达到规定的转化率需要几个釜串联。或釜数已定，为达到一定转化率各釜的反应体积为多少。,原料A,生成物R,特点：,反应在多个串联的全混流反应器内进行，各釜的入口浓度就是前一釜的出口浓度。,串联的各反应器内，物料的组成和温度均匀一致，但各级反应器之间是突变的。,随着串联反应器数目的增多，其性能愈接近活塞流反应器。,CA0,CA

14、f,CA,x,position,3,2,1,4,5,0,CA*,CA1,CA2,CA3,CA4,2.并联,需解决的问题：大小不同的釜并联操作，进料流量如何分配？,由连续釜式反应器物料式，得,两釜串联： 对（a）正常动力学：, 采用两釜（多釜）串联比使用单釜有利。,对（b）反常动力学： 面积ABCD面积EFCH+面积GBHD 采用单釜操作比两釜（多釜）串联有利。当采用单釜，反应体积过大而难以加工制造时，就需要用若干个体积较小的反应釜。根据上面分析，具有正常动力学的反应，应采用串联方式。若为反常动力学，则应采用并联方式。, 正常动力学,单釜,两釜串联,连续釜式反应器的串联与并联,图解分析,正常动力

15、学，转化速率 随XA增加而降低。 多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。,对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积减小。 (但操作复杂程度增大，附属设备费用增大）,反常动力学，转化速率 随XA增加而增加。 单釜的反应体积小于串联釜的总体积。,连续釜式反应器的串联与并联,图解分析, 小结,二. 串联釜式反应器的计算,连续釜式反应器的串联与并联,假设： 各釜体积相同，且各釜的进料可近似认为相等， 则各釜的空时 相等。 各釜操作温度相同，则各釜的速率常数 k 相等。,对第P釜作组分A的物料衡算：,对一级不可逆反应：,连续釜式反应器的串联与并联,N个釜,注意：其中的 为单釜空时，总空时为N 。,

16、若进行二级不可逆反应：,通过上述代数方程组很难将中间转化率xA1，xA2，xAN-1等消去只能利用上式作逐釜计算，由进口转化率xAP-1求出口转化率xAP 上式也可写成：,这是关于xAP的一元二次方程，若已知，则可由xAP-1求xAP。 由xA0开始，逐釜计算，最终可确定达到xAN所需的釜数N值。 如果釜数N已规定，要计算各釜的反应体积，则此时 是未知的。先要假设值，代入上式计算。若到规定的釜数时计算得到的xAN与所要求值xAf不符，需重新假设，直至计算出来的xAN与所要求的xAf相同。 计算较麻烦。尤其当反应速率方程形式更复杂的时候，如 要得到解析解几乎是不可能的。用图解法比较简捷。,图解法

17、： 两种情况：.xAN，Vrp已知N. xAN，N已知Vr,情况：由0点出发，以 为斜率作一直线与动力学曲线交于点M。M点的横坐标即为第一釜的出口转化率xA1。第二釜的进口转化率等于第一釜的出口转化率。从xA1作直线，以 为斜率与动力学曲线交于N点，N点的横坐标即为第二釜的出口转化率xA2，依此类推，便可决定到达最终转化率所需的釜数N。当Vr1=Vr2=VrN，即1=2=N时，各操作线斜率相同，相互平行，否则相互不平行。,情况：若釜数N一定，要求各釜的反应体积。作图程序相同，但要试差，即先假定操作线斜率，按上述方法作图，看最终在规定的釜数下能否达到要求的最终转化率。若不满足，则重新假设斜率，直

18、至满足为止。由物衡式的斜率即可求得空时，由Vr。,3.串联釜式反应器的最佳反应体积比,即：在釜数及最终转化率已规定情况下,为使总的反应体积最小,各釜反应体积存在一个最佳比例。,连续釜式反应器的串联与并联,对单一反应，总反应体积为：,据此求得各釜的转化率，从而求得 此时 最小。,第一釜：,第二釜：,由图可见，要使反应器总体积最小，必须设法选择一个最佳的中间转化率xA1,使这两部分阴影面积之和为最小。,(*)式物理意义：当矩形ABCM的对角线的斜率等于M点的斜率时，则M点所对应的横坐标xAi即为使Vr最小的最优中间转化率。（见图）,对一级不可逆反应,结论：对于一级反应，选择两个体积相同的釜串联，可

19、使总反应体积最小。若多釜串联，则选择各釜的体积相同，可使总Vr最小。,小结：串联釜式反应器进行 级反应：,连续釜式反应器的串联与并联,3.串联釜式反应器的最佳反应体积比,对,，为了使总反应体积最小：,6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性,1.总收率与总选择性,根据转化率、收率和选择性三者关系：,总收率的大小与反应器的操作方式有关。如：对间歇反应器: 图3.10（a)中的曲线BF表示间歇反应器的瞬时选择性与转化率的关系。由于间歇反应器中组分的浓度是随反应时间连续变化的，因此瞬时选择性也是随转化率而连续变化的。曲线下的面积即为总收率。,对连续釜式反应器: 整个釜中物料的浓度就是xAf所对应的浓度

20、 整个釜中的S就是xAf 所对应的S。 总收率就对应于矩形面积ODFG。且S0=S 两釜串联：总收率=两个矩形OABH和HEFG面积之和。 从图（a）可以看出：不同操作方式的釜式反应器，相同的最终转化率下总收率的大小次序为： 间歇釜 两个（多个）连续釜串联 单一连续釜 上述顺序是针对S随xA而单调的正常情况而言的。 若S随xA而单调的情况，则总收率的次序正好与上述相反。参见图（b）。,3.6.2 平行反应, 反应物系的温度及浓度是影响S的直接原因。而反应器内物料浓度的高低与反应器的型式，操作方式，原料初始浓度及加料方式等有关。,反应器型式、操作方式及加料方式,1.若要求A,B浓度均高： 选间歇

21、釜 A,B同时一次加入。见图（a） 选多釜串联 A,B均从第一釜同时加入。见图（b） （若不同体积釜串联，小釜在前，大釜在后。）见图（c）,为什么是这样呢？,2.若要求A,B的浓度均低： 采用单釜连续操作 见图（d） 若多釜串联，则做成体积不等的釜。 见图（e） （大釜在前，小釜在后）,（请说出原因，为什么是这样的？）,3.若要求A低，B高： 釜式反应器半间歇操作 B一次性连续加入，A连续缓慢加入。见图（f） 连续操作，多釜串联 B从第一釜进入，A分釜加入。 见图（g） 按 配料，B大大过量，反应产物分离，B循环。见图（h）,温度对S影响：若E1E2 高温操作有利。E1E2 低温操作有利。,要

22、得到较高的生产强度，反应过程需要在较高的温度下进行。当E2E1时，虽然温度低有利于选择性的提高，但应尽能使反应在较高的温度下进行，实际上存在一个最佳温度值。,eg3.7拟设计一反应装置等温进行下列液相反应：目的产物为R，B的价格远较A贵且不易回收，试问：（1） 如何选择原料配比？ （2） 若采用多段全混流反应器串联，何种加料方式最好？ （3） 若用半间歇反应器，加料方式又如何？ 解：（1）由上式知，欲使S增加，需使CA低，CB高，但由于B的价格高且不易回收，故应按主反应的计量比投料为好。,（2）保证CA低，CB高，故可用下图所示的多釜串联方式：（3）用半间歇反应器，若欲使CA低，CB高，可以将

23、B一次先加入反应器，然后滴加A.,3.6.3 连串反应一级不可逆连串反应： 此反应在等温间歇釜中进行时，发现目的产物P存在最高收率。若反应在连续釜中进行，是否也存在最高收率？为了回答这个问题，可列出A，P的物料式。,代入式（2）,式(3)(4)(5)即为反应物系组成与空时的关系将式（4）对 求导，并令 得,而间歇釜中的P的最大收率为： 在相同的反应温度下， 总是大于 的。 由式（1）可得：代入式（4）中,上式就是连续釜式反应器的转化率与收率的关系。 而间歇釜中转化率与收率的关系为：,当,时，,为了比较连续釜式反应器和间歇釜式反应器的收率与转化率，根据(6)(8)式，以收率YP对xA作图。,收率

24、与转化率图,黑线表示间歇釜中YPxA的关系。紫线表示连续釜中YPxA的关系。根据k2/k1=0.1, 1, 10 三种情况，分别作出YPxA的关系曲线。从图中可看出：无论k2/k1为何值， 在相同的转化率下，间歇釜的收率总是大于连续釜中的收率。且随着k2/k1值的，差异越大。每一曲线均存在一极大值。,应该注意： 可以通过改变操作温度的办法来改变k2/k1 的相对大小，但无论E2和E1相对大小如何，一般采用较高的反应温度，以提高反应器的生产程度； 可以使用催化剂来改变k2/k1 当然，如果Q是目的产物，问题就简单多了。采用反应时间t、空时的办法即可。,P80.eg.3.9,7 半间歇釜式反应器,

25、半间歇釜式反应器的物衡式：,若进行不可逆反应 设操作开始时，先注入体积为V0的B，然后连续地输入A，流量为Q0，浓度为CA0，且不连续输出物料。 则物衡式为： 设B大量过剩，CB常数，则rA=kCA，拟一级反应。 初始条件： 微分方程的解为： 而 ，代入上式，得,CRt的关系式为：在反应时间t内， A的反应量=R的生成量=A的输入量-A的剩余量,以上这两式是针对Q0为常数的情况下推得的。若Q0不为常数，则要求得Q0t的函数关系才能求解。,P82.Eg.3.10 补充RK4法 考虑微分方程的初值问题: 龙格库塔方法，其格式为：,变温间歇操作的热量衡算,根据热力学第一定律，反应器的热量衡算为：,即

26、：与环境交换的热=内能的变化,8 变温间歇釜式反应器,间歇釜式反应器,用焓变代替内能的变化,Tr为计算的基准温度,变温间歇釜式反应器,变温间歇操作的热量衡算,式中：U为总传热系数Ah为传热面积Tc为环境温度,变温间歇釜式反应器,变温间歇操作的热量衡算,讨论,等温反应,绝热反应,P85.Eg.3.11,1.连续釜式反应器的热量衡算式,定态操作热量衡算式为：,9 连续釜式反应器的定态操作,对绝热反应，有,：绝热温升，表示当反应物A全部转化时物系温度的变化。,2.连续釜式反应器的定态热稳定性,定态下操作的连续釜式反应器，其操作温度和所达到的转化率应满足物料及热量衡算式。,连续釜式反应器的定态操作,物

27、料衡算式：,热量衡算式：,设在连续釜式反应器中所进行的反应为一级不可逆放热反应 qg与T成一S型曲线, qr与T成一线性关系。（见下图）,移热速率 :,A点是qr=0时的温度 若TC=T0，则TA=T0=TC,qr(remove)=qg(generate),连续釜式反应器的多态问题和真假热稳定操作点 热稳定性：指反应器操作受到外来扰动后的自衡的能力。与 有多个交点，即表示存在多个热平衡状态（或多个定态）-多态问题。 那么多个定态点是不是都是热稳定点呢？ M点： M点是热稳定点（真热稳定点）,P点： P点是热不稳定点（假热稳定点） N点：与M点类似，是热稳定点。,工业上一般选择N点作为定态操作点

28、。因为N点反应温度较高，反应速率较快，达到的转化率也高。而M点由于TM太低，反应速度慢，达到的转化率也低。由图中可见，在稳定的定态点M及N处，移热线的斜率大于放热曲线的斜率，即,这是定态操作稳定的必要条件。但不是充分条件。也就是说，满足上式，定态可能是稳定的；若不满足上式，则定态一定是不稳定的。,连续釜式反应器的定态操作,改变进口温度的影响,当改变物料进料温度T0（或冷却介质温度TC）式，移热线的斜率不变，截距发生变化。即移热qr线发生平行位移，而放热qg线不变。 五条qrT线相互平行，表示五个不同的进料温度。提高进料温度T0，移热线向右平移。当移热线略超过D线时，则反应器内温度将迅速从T4骤

29、增至 。这种现象称为“着火”现象。在D线时的进料温度称为着火温度，或起燃温度（如果T0=TC，则TOD就是着火温度或起燃温度）。点4为着火点或起燃点。,相反，降低进料温度T0，qr线向左平移。当移到B线再向左一点时，则反应器内温度也存在着从点6降到点2的现象。此称为反应器的“熄火”现象。在B线时所对应的进料温度称为熄火温度，点6为熄火点。在点4和点6，反应器内出现一种非连续性的温度突变，所以在点4和点6之间，不可能获得定态操作点。利用“着火”和“熄火”特点，若反应所要求的温度是 左右的温度，则在反应器开车操作时，可逐渐提高物料进口温度，使qr线略超过D线，反应器内温度迅速骤升到 ，快速达到所要

30、求的温度。在反应器停车时，可逐渐降低物料进料温度，当qr线略低于B线时，反应器内温度将迅速骤降到 。不利之处：若反应操作温度是在着火点附近，进料温度稍有改变，便会产生超温，从而破坏操作，可能烧坏或发生爆炸等事故。在熄火点附近操作时，易产生突然降温以及反应终止。,复习： 1. 对于反应aA + bBpP+sS，则rP = _(rA)。 A. p/|a| B. p/a C. a/p D. |a|/p 2. 气相反应A + B 3P + 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. 2 B. 1 C. 1 D. 2 3. 全混流釜式反应器有_个稳定的定常态操作点。 A. 1

31、B. 2 C. 3 D. 4 4.一级不可逆液相反应A2R，CA0=2.30 kmol/m3，出口转化率XA= 0.7，每批操作时间t+t0=2.06 h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为_m3。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4,5.反应A + B C，已知k=0.15 s-1，则反应级数 n=_。A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6.在间歇或连续釜式反应器中进行一级不可逆连串反应，如果中间的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

32、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，均是由于釜式反应器中存在（ ） 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 9.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,10.对

33、于一非恒容均相化学反应 反应组分A的化学反应速率_。A. B. C. D 11.化学反应 ，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质_。A. B. C. D. 12.如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数（ ）A.不随时间变化，可能随位置变化B.随时间变化，也随位置变化C.不随时间变化，也不随位置变化D.随时间变化，但不随位置变化,13.工业上进行的化学反应，原料中反应物摩尔量之比一般不符合化学计量关系，例如甲烷水蒸气催化转化反应，水蒸气过量；乙烯催化氧化反应制环氧乙烷，氧过量。所以在反应系统的分析计算中多选用关键组分。根据实际需要，关键组分是指：A.不过量的反应物 B.价

34、值最高的反应产物C.各反应物中价值最高的组分 D.目的产物 14.间歇反应过程是一个非定态过程，反应器的组成随时间改变。以下说法哪些是正确的： A.间歇操作过程包括了装料、反应、卸料和清洗等步骤，但就反应过程本身而言，仍属于定态过程 B.在间歇反应器中进行的单一反应，产物的浓度总是随着反应时间的延长而增高 C.在间歇反应器中进行的复合反应，对于目的产物可能存在最佳的反应时间 D.间歇反应器中进行的反应，均可以按恒容处理,15. 如果选择性随转化率的增加而下降，那么不同操作方式下的釜式反应器，在相同的转化率下最终收率的大小的顺序是( ) A.间歇釜多个釜串联单一连续釜 B.多个釜串联、单一连续釜

35、、间歇釜 C.单一连续釜、间歇釜、多个釜串联 D.间歇釜、单一连续釜、多个釜串联 16.一级连串反应A P S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时_。（ ） A. B. C. D.,A;D;B;C;B;A;C;C;A;A;A;A;AC;CD;A;D,填空题： （1）气相反应A3B2C，则A= = 。 （2）反应速率常数有时可以表为 ,前提是 。 （3）空间速度是指 ，空间时间是指 。 （4） 反应具有最佳温度曲线，最佳温度曲线是指 。（5）复合反应 ，进料CA01mol/L, 反应进行至 时, 瞬时选择性sL = 。2，2/3； 恒容 ； 不同转化率下的最佳温度所形成的曲

36、线 66.7%,（6）对于平行反应AB ，L为主产物，则适宜的操作条件对浓度和温度的要求是 。（7）平行反应 均为一级不可逆反应，若 ，选择性Sp与_无关，仅是_的函数，提高选择性Sp应_。 （8）一级连串反应 在连续釜式反应器中反应，则目的产物P的最大浓度 _、 _。 （9）上题改为在间歇釜式反应器中反应，则,10. 一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应_。 11.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_、_为目标进行优化的。 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_。

37、 13.若反应速率rA采用kmol/（m3h）为单位，浓度采用kmol/m3为单位，压力采用Pa为单位，当反应的速率方程表示为rA =kcCACB时，则kc的单位为 。若反应的速率方程表示为rA=kpPAPB，则kp的单位为 。kc与kp的关系为 。,14.固体催化剂的主要组成有，和 15. 活化能的大小直接反映了_对温度的敏感程度。（反应速率） 16.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_、_、_。（活性好、选择性高、寿命长） 17.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_结合的，而化学吸附是靠_结合的。（范德华力、化学键力） 18.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_分子层的，而化学吸附是_分子层的。（多、单）,简答： 1.对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：1）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； 2）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；3）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。,2.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点？ 答：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被吸附的程度如何无关； 2）单分子层吸附；3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子； 4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。,