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化学反应工程习题

第一部分：均相反应器基本理论

1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N

2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为

S R B A 2

121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？

3、某气相反应在400 o

K 时的反应速率方程式为2

21061.3A A P d dP -?=-

h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2

1A A A kC d dn V r =?-=τ

h l mol ./，该反

应速率常数k 的数值、单位如何？

4、在973 o

K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，

试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？（1）对A 为一级、B 为零级反应；（2）对A 、B 皆为一级反应；（3）对A 、B 皆为零级反应。

6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S

已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。

7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？

8、反应 H 2 +C 2H 4 =C 2H 6 ，开始时各组分的含量为：2 mol H 2、4 mol C 2H 4、2 mol 惰气，当H 2的转化率为50%时，试计算该物系的总 mol 数。

9、在BR 中，以硫酸为催化剂使过氧化氢异丙苯分解成苯酚、丙酮。该反应为一级反应，反应速度常数k 为0.08s -1，若每小时处理过氧化氢异丙苯3m 3，求转化率达98.8%时所需反应釜的实际体积为多少？每批操作非生产时间为3544.8s ，装料系数?为0.65(因反应过程起泡沫)。

10、反应物质A ，按二级反应动力学方程式等温分解，在理想间歇釜式反应器中5min 后转化率为50%，试问在该反应器中转化75%的A 物质，需要增加多少分钟？

11、在理想置换管式反应器内进行一个一级不可逆等温反应。反应器的有效体积为2 m 3，原料以0.4 m 3/ h 的流量进入反应器，测得出口处转化率为60%；若改变原料流量为0.2 m 3/ h ，其它条件不变，出口处转化率应为多少？

12、在管式反应器中进行一裂解反应A=R+S ，实验测得该反应为一级不可逆反应，其动力学方程式为)./(3

s m mol P k r A P A =，若反应在P=101.3?103

Pa ，T=546K 的条件下进行，反

应速度常数k P =7.75?10-6

../3

s m mol Pa ，试计算：

（1）处理量为432m 3/day 的原料气要求转化率达82.6%时，所需反应器的V R ？（2）若反应器的反应管内径为100mm ，则管长为多少？ 13、在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应2h 后，转化率达到99.9%。若改用连续化生产，并将反应器放大，选用一个CSTR 进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留时间为2h ，且保持原来的反应速度常数值，试计算该反应的最终转化率。 14、在一容积为120l 的连续搅拌釜式反应器中进行如下液相反应：

S R B A k +?→?

+ min ./25.0mol l k = B A A C kC r = 含A 为2.8l mol /的进料流与含B 为1.6l mol /的进料流分别以相同的流率同时加入反应器

中，若反应过程中物料的容积不发生变化，试求出口流中B 的转化率为75%时，两股进料流的流量各是多少？

15、用醋酸酐水解制醋酸是在一多段串联搅拌釜内进行的，已知醋酸酐进料为0.946m 3/h ，开

始时没有醋酸存在，各釜反应均在150℃下进行，此时反应速率常数k =0.0806min -1

，转化率达到90%，求：

（1）若为单釜操作时，所需反应器有效容积为多少？

（2）若为多釜串联操作时，已知各釜反应器容积为单釜操作时有效容积的1/10，则需几个这样的反应器串联操作？

16、在两釜串联的反应器中，进行一液相反应，A+B=R+S ，若动力学方程式为2

A A kC r =（当C A =C

B 时），已知k=1 m 3/kmol.s ，

C A0=C B0=1 kmol/ m 3，物料经过两釜总的平均停留时间为1s ，试求该反应经过两釜串联反应后的转化率为多少？（分别采用解析法、图解法计算。提示：两釜的停留时间相同即均为0.5s ）

17、有一液相反应为A+B = R+S ，已知进料液量V 0=0.5min /l ，在该温度下的反应速度常数k=100min ./mol l ，原料初始浓度C A0=0.05l mol /，试求：

（1）若反应在PFR 中进行，有效容积V R =1l 时，反应所能达到的转化率？（2）若反应在CSTR 单釜中进行，要求的转化率不变如（1），所需反应器的有效容积为多

少？

（3）若反应仍在CSTR 单釜中进行，而V R 仍为1l ，则反应所能达到的转化率为多少？

18、有一等温二级不可逆液相反应，其动力学方程式为2

A A kC r =，已知293K 时反应速度常

数k 为10 m 3/kmol.h ，反应物A 的初始浓度C A0为0.2 kmol/m 3，加料速率V 0为2 m 3/h ，试比较下列理想反应器组合方案的出口转化率。 1)、两个有效体积均为2 m 3的PFR 反应器串联；

2)、一个PFR 反应器后串联一个CSTR 反应器，二者有效体积均为2 m 3； 3)、一个CSTR 反应器后串联一个PFR 反应器，二者有效体积均为2 m 3； 4)、两个有效体积均为2 m 3的CSTR 反应器串联。

19、有一级不可逆反应R A →，在85℃时反应速度常数为3.45h -1，今拟在一个容积为10m 3的釜式反应器中进行，若最终转化率95.0=Af x ，该反应器处理的物料量可达1.82m 3/h 。（1）今若改用两个容积相同的串联釜操作，求总的反应器体积为多大？

（2）又若改用N 个容积相同的串联釜，当N 的数目足够大时，试证明所需的反应器总体

积趋近于平推流反应器在同样工艺条件下所需的反应器体积。

20、有一等温一级连串反应S R A k

k ?→??→?

21，在两个串联的理想连续釜式反应器中进行。每个釜的有效体积为2l ，加料速度为1min /l ，反应物A 的初始浓度C A0=2l mol /，

两个釜在同一温度下操作。k 1=0.5min -1，k 2=0.25min -1，试求第一釜及第二釜出口物料浓度C A 、C R 、C S 。（过程可视为等温等容） 21、若非基元复合反应：

R B A k ?→?

+1 B a

A C C k r 111= S

B A k ?→?

+2 B a

A C C k r 222= 其中21a a ≠。若目的产物为R ，试讨论有利于选择性和收率的温度和浓度条件。 22、在理想连续操作釜式反应器内进行某一级可逆反应：A = R ，在操作条件下测得反应速

度常数k 1为10 h -1，k 2为2h -1，在反应物料A 中不含有R ，其进料量为10 m 3/ h ，当反应的转化率达到50%时，平均停留时间及反应器的有效体积各是多少？

23、考虑反应P A k

3?→?

，其动力学方程式为V

n k dt dn V r A A

A =-=1，试推导在恒容下以总

压P 表示的动力学方程式。

1．试证：（1）2

)(

v s d d =? （2）v

s d d =

? （3）p

s A V 3

284

.4=?

2．求下列颗粒的v d 、a d 、s d 、s ?及床层的e d 与S e

（1）直径d =5mm 的圆球、ε=0.4;

（2）直径d =5mm 、高h=10mm 的圆柱体、ε=0.4; （3）直径d =h=5mm 的圆柱体、ε=0.4。

3．某厂乙苯脱氢固定床反应器采用铁系催化剂，制成直径d =4mm 、高h=10mm 的圆柱体。试计算v d 、a d 、s d 及s ?。

4．某轴向催化反应器，通气截面积为0.362m 2，催化剂床层高度L=8.32m ，床层内平均操作状态下反应混合物密度ρ=53.7kg/m 3

，粘度μ=3.18?10-5

kg/m.s ，进料气体量M=10.44kg/s,使用粒径为0.0047—0.0067m 的颗粒催化剂，形状系数s ?=0.33，床层空隙率ε=0.38。

（1）计算床层压降；（2）若改用粒径为0.0033—0.0047m 的颗粒催化剂，s ?、ε不变，操作条件不变，求床层压降；（3）若改用径向反应器，催化剂装载量不变，床层内圈直径D in =0.216m ，外圈直径

D out =0.72m ，床高仍为L=8.32m 。使用粒径为0.0033—0.0047m 的颗粒催化剂，其它条件与轴向反应器相同，计算径向反应器床层压降。 5．年产量为5000吨的由乙苯脱氢生产苯乙烯的装置是一列管式固定床催化反应器，其反应式为：

C 8H 10→C 8H 8+H 2 C 8H 10→C 7H 8+CH 4

已知：年生产时数为8300h ，原料气体是乙苯与水蒸气的混合物，其重量比为1：1.5，乙苯的总转化率为40%，苯乙烯的选择性为96%，空速为S V =43.8[m 3(乙苯、水气)/ m 3.cat.h]，催化剂堆积密度为1.52T/m 3，试求床层催化剂的重量。

1、考虑反应P A k

3?→?

，其动力学方程式为V

n k dt dn V r A A

A =-=1，试推导在恒容下以总

压P 表示的动力学方程式。

解： P A k

3?→?

t=0时 n A0 0

t=τ时 n A 3（n A0- n A ）

V RT n P P A A 000=

= V RT

n n n P A A A )](3[0-+= 则： RT

RT n n A A 230-=

∴ τ

ττd dP RT d RT PV

RT n d V

d dn V r A A A 21)

23(

10=--=-

)3(22)3(00P P RT k RTV PV RT n k A -=-=

即： )3(2210P P RT k

d dP RT r A -==

τ )./(s l mol 或： )3(0'

P P k d dP r A -==τ

2、有如下平行反应：

R B A k

?→?

+1 （主反应） R B A R C C C k r 1= S B A k

?→?

+2 （副反应） B A S C C k r 2= （1）若采用间歇操作，试选择合适的加料方式；

（2）若采用连续操作，试选择用合适的反应器型式；

（3）若主、副反应的活化能分别为30和20，反应温度宜高还是宜低？解： R S R P C k k r r S 2

（1）若用间歇操作，应采用向事先含R 的BR 中同时加入A 、B 物料；（2）若用连续操作，应选用CSTR ，A 、B 同时连续加入；（3） ∵ E 1 〉E 2，∴反应温度宜高。（∵温度升高，有利于活化能高的反应）

3、在管式反应器中进行一裂解反应A=R+S ，实验测得该反应为一级不可逆反应，其动力学方程式为)./(3s m mol P k r A P A =，若反应在P=101.3?103

Pa ，T=546K 的条件下进行，反应

速度常数k P =7.75?10-6

../3

s m mol Pa ，试计算：

（1）处理量为432m 3/day 的原料气要求转化率达82.6%时，所需反应器的V R ？（2）若反应器的反应管内径为100mm ，则管长为多少？解： 1=A δ，10=A y ，10==P P A ，

)./(314.8)./.(08206

.0K mol J K mol atm l R == ∴ RT

V RT P V RT y P V y C V y F F A A A A A A 0

0000000000=

====

)/(1116.0546

08206.0360024104323

0s mol F =????=

]11ln )1[(000Af A A Af

A A R x y x y kP F V δδ--+= )(380]826.01826

.011

ln )11[(11085.71116.04

l V R =?--+??=- )(4.48)

1.0(38

.0442

2m d V L R =??==

ππ

4、有一级不可逆反应R A →，在85℃时反应速度常数为3.45h -1，今拟在一个容积为10m 3

的釜式反应器中进行，若最终转化率95.0=Af x ，该反应器处理的物料量可达1.82m 3/h 。（1）今若改用两个容积相同的串联釜操作，求总的反应器体积为多大？

（2）又若改用N 个容积相同的串联釜，当N 的数目足够大时，试证明所需的反应器总体积趋近于平推流反应器在同样工艺条件下所需的反应器体积。解：（1） V R 总=2 V R1= 2V R2

)1(11

11011001-=-==A A A A A A A A R C C k kC C C kC x C V V 1

011A A R C C V V k

=+ (1)

同理可得： 2

021A A R C C V V k =

+ ……（2）（1）×（2）有： 2

201)1(A A R C C V V k

+ ∴ 12

001-=A A R C C V V k

∴ 7)1)

95.01((2)1(220020010=--=-==A A A A R R C C C C V V

k V V k 总

∴ 307.345

.382

.177m k V V R =?==

总（2a ）若采用PFR 反应器，有： 395

.011ln 11ln 0=-=-==Af R x V V k

k τ 则： 3058.145

.382.133m k V V R =?==

（2b ）对N 个容积相同的串联釜，则有： AN

A N R C C V V k

01)1(=

+ 1)(1

001-=N AN

A R C C V V

5.3]1))

95.01([(10]1)[()(101

0010010=--=-==A A N AN A R R C C C C N V V k N V V k 总

3084.145

.382

.15.35.3m k V V R =?==总故当N 足够大时，所需总体积趋近于PFR 反应器的体积。

5、有一等温一级连串反应S R A k

k ?→??→?21，在两个串联的理想连续釜式反应器中进行。

每个釜的有效体积为2l ，加料速度为1min /l ，反应物A 的初始浓度C A0=2l mol /，两个

釜在同一温度下操作。k 1=0.5min -1，k 2=0.25min -1，试求第一釜及第二釜出口物料浓度C A 、C R 、C S 。（过程可视为等温等容）解：第一釜：

)1()1(111

101101100A A A A A A A A A R x k x x C k x C r x C V V t -=

-===

)

1(5.012

11A A x x -=

， 111A A x x =- ∴ 5.01=A x

)/(1)5.01(2)1(101l m o l x C C A A A =-=-= 1121011=-=-=+A A S R C C C C 111R S C C -=

1212111125.025.015.0R R R R A S R S R S R C C C k C k C k C C dC dC r r -?=

-===

1125.025.05.01R R R R C C C C -=

- )1(25.0)1(5.025.01112

1R R R R C C C C ---= )222

1112

1R R R R C C C C +--= )/(67.03/21l mol C R ==

)/(33.03/13/2121101l mol C C C C R A A S ==--=--= 第二釜：

)

1(5.05

.0)1()()(222

20112021200A A A A A A A A A A A R x x x C k x x C r x x C V V --=--=-== 5.0122-=-A A x x

75.02=A x

)/(5.02/1)4/31(2)1(202l m o l x C C A A A ==-=-= 5.15.022022=-=-=+A A S R C C C C 225.1S R C C -=

222221121225.025.05.05.0R R R R A S S R R S R S R C C C k C k C k C C C C dC dC r r -?=

-=--==

2222125.025.025.033.067.0R R R R S R C C C C C C -=

-=--

22133.05.167.0R R R R C C C C -=

--- 22222222

235.335.3)1)(35.3(32R R R R R R R C C C C C C C +--=--=-

2235.635.332R R C C -=- ， 3

.335.42=R C

)/(78.05

.45

.32l mol C R == )/(72.078.05.022202l mol C C C C R A A S =--=--=

6、在间歇反应中进行下列液相反应

A B R

A R S

原料混合物浓度为：

02/A C mol L = 04/B C mol L = 000R S C C ==

在反应时间为t ，得到0.3/, 1.5/A R C mol L C mol L ==，（1）求此时组分B 和S 的浓度为多少？（2）A 物质的转化率为多少？（3）R 物质的收率为多少？解：（1）设t 时B 和S 的浓度分别为B C 和S C

列出物料衡算表如下：

组分 t=0 t= t

A 2.0 2(4)0.3A

B S

C C C =---= B 4.0 B C

R 0 (4) 1.5R B S C C C =--= S 0 S C ∑ 6

解得

{

2(4)0.3(4) 1.5

B S B S

C C C C ---=--=

2.4/B C mol L = 0.1/S C mol L = （2）转化率： 0020.3 1.7

0.8585%22A A A A C C x C --=

====

（3）选择性： 00 1.50 1.5

0.8820.3 1.7

R R R A A C C S C C --=

===--

收率： 1.5 1.730.7575%1.724

R R A Y S x =?=

?===

[例2-1] 在间歇釜式反应器中，己二酸与己二醇以等摩尔比，在70℃时进行缩聚反应生产醇酸树脂，以H 2SO 4为催化剂。由实验测得反应动力学方程式为：

A A kC r = kmol/l.min

k =1.97 l/kmol.min ，C A0 =0.004 kmol/l ，式中A r 为以己二酸作着眼组分的反应速率。若每天处理2400kg 己二酸，己二酸的转化率为80%，每批操作的辅助时间t 0=1hr ，试计算反应器的容积。装料系数?=0.75。

[解] （1）计算达到规定转化率所需的时间因反应为二级反应，且C A0 = C B0 ，则可得

hr x C k x t Af A Af

47.8min 508)

8.01(004.097.18

.0)

1(0==-??=

-?=

（2）计算反应器所需容积V 每小时己二酸的进料量F A0为

F A0=

hr mol kg .685.0146

242400

式中146为己二酸分子量，每小时己二酸的体积流量V 0为

V 0=

hr l C F A A 171004

.0685

.000== 故反应器的有效容积V R 为

V R =V 0（t + t 0）=171×（8.47+1）=1619 l=1.619m 3 反应器所需容积V 为

V V R =316.275

.0619

.1m ==

[例 2-2] 在平推流反应器中,用己二酸与己二醇生产醇酸树脂，操作条件和产量与例

2-1相同,试计算平推流反应器所需的体积。

[解] 已知：χA =0.8 ,k =1.97kmol.min

C A0=0.004kmol/l ,V 0=171 l/hr 反应为二级反应,可得

x kc

x Af A Af

47.8min 508)8.01(004.097.18

.0)

1(0

==-??=

V R =V 0τ=171×8.47=1450 l=1.45m 3

[例 2-3] 在理想混合反应器中用己二酸与己二醇生产醇酸树脂，操作条件与例2-1相同，试计算理想混合反应器的容积和平均停留时间。

[解] 已知：χA =0.8 ,k =1.97kmol.min

C A0=0.004kmol/l ,V 0=171 l/hr 由式（2-45）可得

V R = V 0C A0A

A r x 因为是二级反应故 V R =

222000)

8.01(004.06097.18.0171)1(-????=-Af A A A x kC x C V =7234 l =7.234m 3 hr V V t R 3.42171

7234

0===

[例 2-4] 在两釜串联反应器中，用己二酸和己二醇生产醇酸树脂。在第一釜中己二酸的转化率为60%，第二釜转化率达到80%。反应条件与产量和例2-1相同，试计算反应器的总体积。

[解] 由式（2-47）可得第一釜的容积V R1为

101

01)

1(x kC x V V A R -=

已知：V 0=171 l/hr ，C A0=0.004kmol/l , k =1.97kmol.min ，χ1=0.6 将以上数值代入上式得

136.11360)

6.01(004.0609

7.16.0171m l V R ==-????= 第二釜的容积V R2为

)

8.01(004.06097.1)

6.08.0(171)1()(2201202-???-?=

--=

x kC x x V V A R =3

81.11810

m l = 故反应器的总体积为

V R = V R1+V R2 =1.36+1.81 = 3.17 m 3

[例 2-5] 由例2-1所给的数据，用图解法确定用四釜串联反应器生产醇酸树脂所需反应器的总体积。

[解] 已知反应为二级反应，故2

2.1186097.1A A A A C C kC r =?==

将不同的C A 值代入上式，即可求得相应的A r 。结果见附表，将表中数据绘成曲线OM （见附图）。在图上定出出口浓度C A4

C A4= C A0（1-x A ） = 0.004(1- 0.8) =0.0008 kmol/l

然后假设一斜率,从C A0开始作四条斜率相等的直线,若所得的C A4 与要求相符,则所假设之斜率正确, 此时所得的C A1、C A2、C A3及C A4 分别为各釜的出口浓度，若C A4≠

符合为止。

经试差结果得：C A1=0.0022，C A2 =0.0014，C A3=0.001，C A4=0.0008，与要求的出口浓度正好相符。测量出直线的斜率（-1/t ）=-0.315，可算得物料在各级反应器中的平均停留时间t =3.18hr 。故每级反应器的体积为

V R i =t V 0=3.18×171=545l 反应器的总体积为

V R =4 V R i =4×545=21803

18.2m l =

将例2-1至2-5计算所得结果列表2-8。

[例2-6]

有一平行液相反应

A +

B ?→?1

R （主反应）

A +

B ?→?2

S （副反应）

R 为目的产物，已知

.01B A R R C C k dt dC r ==

.15.02B A S S C C k dt

dC r == 试说明采用何种型式反应器及操作方法进行生产最为恰当？ [解] 将上列两式相除得

.15.02

1)()(212121---==B A B A S R C C k k C C k k r r ββαα 由上式可知，欲使目的产物R 收率大，应保持

r r 的比值大。即C A 要大，C B 要小。特别是C B 的大小对R 收率的大小更有影响，按照前面的讨论可采用：

（1）采用平推流反应器，以A 作主流，B 分成许多小股由反应器不同部位加入；

（2）采用半连续操作，把A全部放入间歇釜，然后慢慢滴加B；

（3）采用理想混合反应器，在反应器内先加入大量A，然后A、B以等摩尔流量加入到反应器内，反应器流出物经分离器分出A，把分出的A再循环回反应器，这样可以保持反应器内高的C A，低的C B，有利于提高R的收率。

化学反应工程习题答案

第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下： 1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。 2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。解：无因次准数M 的物理意义通过液膜传递速率液膜内的化学反应速率增大因子β的物理意义为速率单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率液膜内有化学反应时通液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。解：气模液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L

化学反应工程第一章习题答案

第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B ?C A+C ? D (2)A+2B ?C B+C ?D C+D →E (3)2A+2B ?C

A+C ?D 解 (1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22 B A 1B C 22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程试题集及复习题

化学反应工程考试总结一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常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。 3.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和阶跃示踪法。 4.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和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。

10.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。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化 50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。的最大浓度= max ,P

化学反应工程课后答案

1 绪论 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算（1）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比）， A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 1. 2其主副反应如下：由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h

100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol）组分原料气冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率；（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h，则根据已知条件，计算进料原料 i i i i i m i i 。 M’ m =∑y i M i =9.554 又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N 2 作衡算得： 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A (B) 联立（A）、（B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO摩尔流量为

化学反应工程习题

5-1 液相反应，反应速率，在一个CSTR 中进行反应时，一定的工艺条件下，所得转化率为0.50，今若将此反应移到一个比它大6倍的CSTR 中进行反应，其他条件不变，其能达到的转化率是多少？ P A →()2 A A kc r =? 5-2 一级反应，在150℃等温PFR 中可得转化率0.6，现改用同样大小的CSTR 操作，处理量不变，要求转化率为0.7，问此时CSTR 应在什么温度下操作？已知反应活化能为83.7。 mol kJ / 5-3 已知一级反应在PFR 中进行反应时，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个CSTR 中进行，若两种反应器的体积相同，且操作条件保持不变，问该反应在CSTR 的出口处转化率是多少？ 5-4 一级反应，反应活化能为83.7，反应温度为150℃，在一管式反应器中进行，若其体积为，如改用CSTR ，其体积为，说明的表达式，若转化率为0.6和0.9，为使CSTR 的体积和PFR 的体积相同，则CSTR 应在什么温度下进行？ P A →mol kJ /P V M V M P V V /M V 5-5 某液相反应，实验测得浓度—反应速率数据如下： P A → ()1/??l mol c A 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ()([]min //??l mol r A ) 0.625 1 2 2.5 1.5 1.250.8 0.7 0.65若反应在CSTR 中进行，进口浓度l mol c A /20=，当出口浓度分别为、、时，进料体积流量为，求所需反应器体积，并讨论计算结果。 Af c l mol /6.0l mol /8.0l mol /1min /120l 5-6 在一个体积为300的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2的反应物A 分解 l 3 /m kmol S P A +→ 该反应为一级反应，86℃下。最终转化率为98.9%，试计算A 的处理量。 1 08.0?=s k （1）若反应器为间歇操作，且设辅助时间为1.5min / （2）若反应器为CSTR ，并将结果与（1）比较；（3）若A 的浓度增加一倍，其他条件不变，结果如何？ 5-7 在体积为的反应器中进行液相等温反应，已知反应速率为，求： R V P A →()2A A kc r =?（1）当在CSTR 中的时，若将此反应器改为同体积的PFR ，反应条件不变，则为多大？ 50.0=Af x Af x （2）当在CSTR 中的时，若将此反应器增大10倍，则又为多大？ 50.0=Af x Af x

《化学反应工程》试题和答案基础部分

《化学反应工程》试题库一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K

时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0)

《化学反应工程》试题及答案

《化学反应工程》试题一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反. 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。 6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。 8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 mol 。

9. 某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k 时是400K 时的 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2 H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2 N r -）= 1/3 （2 H r -）= 1/2 3 NH r 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为 C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为 C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 16. 反应活化能E 越大，反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P 和S ，选择性S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。

化学反应工程练习题

化学反应工程练习题一．填空 1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为__________。 2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。 3.反应器处在非稳定的操作状态下，当操作参数有小的扰动，反应器的局部地方或整个反应器中的温度便会大幅度地上升的现象，称为__________。 4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________一致。 5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之比。 6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。 7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。 8. 平推流反应器的F 函数的无因次时间表达式为__________，其无因次方差σ2＝__________，而全混流反应器的无因次方差σ2＝__________。 9.脉冲示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。 10. 某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。 11. 一级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出口转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。 12. 某二级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为 10 min ，在平推流反应器中进行时，空时τ=__________。 R M

(完整版)化学反应工程习题

化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论 1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N 2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为 S R B A 2 121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5 .02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？ 3、某气相反应在400 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？ 4、在973 o K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？（1）对A 为一级、B 为零级反应；（2）对A 、B 皆为一级反应；（3）对A 、B 皆为零级反应。 6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S 已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？

化学反应工程复习题热力学

第一章绪论 1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。（化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题） 3. _______是化学反应工程的基础。（三传一反） 4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式） 5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。（传质、传热、动量传递） 6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。（数学模型） 7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。（D ） A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。（A ） A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递第二章均相反应动力学 1. aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。（ a p ） 2.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。（ 00K K K K n n n -= χ） 3. 化学反应速率式为β αB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（) ()(βα+RT ） 4. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 5. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。（初始速率法） 6. 平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度） 7. 如果平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应 _______。(提高温度) 8. 一级连串反应A S K 1 K 2 P 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应 ______12/k k 。（降低） 9.化学反应O H CH H CO 2423+?+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A ） A. CO B. 2H C. 4CH D. O H 2 10.对于一非恒容均相化学反应αA A αB B ，反应组分A 的化学反应速率 =-A r _______。（A ） A. Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r B A -=- C. dt dC r A A -=- D. dt dC r B A -=-

化学反应工程第五版课后习题答案

第一章在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为%。试计算（1）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。解：（1）由（）式得反应的选择性为：（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：（摩尔比），当 A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0 (1-X A )= mol n P =n A0 Y P = mol n C =n A0 (X A -Y P )= mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0 +n P +2n C = mol n O =n O0 -1/2n P -3/2n C = mol n N =n N0 = mol 1.1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如

下：由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩 Bkg/h 粗甲醇 100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分原料气冷凝分离后的气体 CO H 2 CO 2 CH 4 N 2 粗甲醇的组成为CH 3OH %,(CH 3)2O %,C 3H 9OH %,H 2O %,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 ,CO ,H 2 ,CH 4 ,。若循环气与原料气之比为（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率；（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料

《化学反应工程》复习题及答案

单选题１．对于反应级数n ＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用____＿__。(A) (A)平推流反应器（B)全混流反应器 (Ｃ)平推流串接全混流反应器（Ｄ)全混流串接平推流反应器 2．分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项__＿＿_＿＿。(P22) （A ）加料时间（B ）反应时间（C)物料冷却时间（D ）清洗釜所用时间 3. 下列单位不属于反应速率的是____＿__。(P １3) （A)m ｏｌ/(g ﹒ｓ) (B)m 3/ｓ (C ）mol/（m 2﹒s) (D ）mol/(m 3﹒ｓ) 4.反应 A B C →+,12.50 k s -=,则反应级数为_＿____＿。(P 13) A. 0 （Ｂ)1 (Ｃ）2 (Ｄ）３５. 反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ,已知mol s l k /1.0?=，则反应级数ｎ=＿___ ＿＿_。(P 13）（Ａ)0 （B)1 (C ）2 (D)3 6．气相基元反应 B A →2,进料时反应物Ａ和稀释剂C 以等摩尔比加入,则膨胀率为____＿__。（P58) （A ）-1 （Ｂ)-0.2５ (C)0.25 （Ｄ)０.5 7. 下面反应器中不属于理想反应器的是＿______。(P21）（Ａ）间歇反应器 (B)全混流反应器 (Ｃ）平推流反应器 (D ）膜反应器 8．下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_____＿_。（Ｂ) （A)平推流反应器串联（Ｂ)全混流反应器串联 (C ）平推流反应器并联 (D ）全混流反应器并联 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，0.01 /A A r C mol L s -=?，当C Ａ０＝1 mol ／Ｌ时,求反应至ＣA0=0．０1 ｍol/Ｌ所需时间t=_＿＿_＿＿_秒。(P43)

化学反应工程练习题解答(DOC)

第一章习题 1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。解 2A A min 18A0min 8A0A A A0d d 2 19.019.0181)(21 8.018.081)(11kc t c kc kc x x c kt =-=-?== -?=-?= 为假设正确，动力学方程 2 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为： ()()()() S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 9434 2+??→?+ 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m -3，反应器装填系数为0.75。解

3 3 1 3 1 111 1 1 i 1.2m 0.75 0.8949 总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr 6054.6 折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750 737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.5 0.862 的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100 hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==?==+=?=+?=??=?=??=?=?=+→+-------器器投料量则量流量产量 3 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。已知一次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。反应为拟一级反应，速率常数为k =5.708×107 exp(?E /RT ) min -1，E =49.82kJ·mol -1。求x A =0.8时，在等温操作下的反应时间。解 min 6.308 .011ln 05252.0111ln 1min 05252.0)288 314.849820 exp(10708.5A 1 7=-=-==?-?=-x k t k 4 在555K 及0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应A →P ，已知

化学反应工程练习题2012

1. 反应器的类型不同，则( )也将有不同。 A ．反应动力学 B ．传递特性 C ．反应的相态 D ．反应的可逆性 2. 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 )R()(k2 1副产物主产物?→??→? P A k 若保持相同的转化率x A ，调节反应温度使k 2/k 1增高，则P 的收率将( )A.增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减 3. 全混流釜式反应器有_______个稳定的定常态操作点。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 4. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。 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 5. 等温液相反应 A+2B →P r p =k l C A C B 2，R 为目的产物 2A+B →R r R =k 2C A 2C B 有下列四种方案可供选择： (1) 间歇釜式反应器，A 和B 一次性加入；(2) 全混流反应器；(3)半间歇釜式反应器，B 一次性加入，A 连续滴加；(4) 半间歇釜式反应器，A 一次性加入，B 连续滴加。从提高R 的收率着眼适宜选用( ) A ．(1) B ．(2) C ．(3) D ．(4) 6. 轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类； B.示踪剂的输入方式； C.管内的流动状态； D. 检测位置。 7. 由示踪法测得一反应器的停留时间分布密度函数E(t)=0.1exp(-t/10) min -1，可判别该反应器的流型为 ( ) A ．平推流 B ．全混流 C ．轴向分散 D ．多级混合 8. 气固催化反应本征速率是指排除( )阻力后的反应速率。 A ．外扩散阻力 B ．内扩散 C ．内外扩散 D ．吸附和脱附 9. 化学反应工程是一门研究的科学，化学反应过程按操作方法分为、、操作。 10. 一气固催化反应R B A →+2，若反应机理为： 222A A B B A B R R R σσσσσσσσσσ +?+?+?+?+ 控制则本征反应速率方程为？若反应为R 脱附控制或表面反应控制则速率方程为？ 11. 一液相复合反应12,k k A P A Q ??→??→，均为一级不可逆反应。在单一连续釜中等温反应，已知该温度下，k 1=3k 2，问当最终转化率为85%时，目的产物P 的瞬时选择性为：，总选择性为：。 12. )1A -?对x A 的曲线上存在极小值的情况是反应和反应的特征。 13. 均相CSTR 反应器中，放热S 形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点、中温区交点、低温区交点的特征分别是什么？工业上一般选择什么区交点为操作点？为什么？ 14. 停留时间分布函数F （t ）和停留时间分布密度函数的物理意义？两种理想反应器的F(t)和E(t)分别为？ 15. 液相复合反应Q B A P B A k k ?→?+?→?+2122, 若25.025.021B A Q B A P C C k r C C k r ==为使目的产物P 的选择性高，应选择：问：若采用间歇反应釜，其加料方式为？若采用管式反应器，其进料方式为？若E 1>E 2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？ 16. 气—固相催化反应的动力学步骤？ 17. 为什么说对于反应级数大于零的不可逆反应，反应温度越高，消除内扩散影响所要求的粒度越小；反应物浓度越高，消除内扩散影响所要求的粒度越小？ 18. 在一个体积为300L 的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2kmol/m 3的过氧化氢异丙苯溶液分解： ()65333652C H C CH COH CH COCH C H OH →+ 生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s -1，最终转化率达98.9%，试计算苯酚的产量。问：如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15min ；如果是全混流反应器；若采用管式反应器；试比较以上的计算结果； 19. 试论述非传统反应工程与传统反应工程的区别，并举例论述非传统反应工程。 20. 温度与浓度对反应速率的影响如何？ 21. 如何消除内外扩散的影响？梯尔模数、丹科莱尔数、彼克列数的物理意义？ 22. 轴向扩散、多釜串联、层流模、离析流、全混流和平推流模型的适用范围、典型特点和特征参数？

化学反应工程第四章习题doc

第四章非理想流动 1. 停留时间分布的密度函数在t < 0时，E (t) = 。 2. 停留时间分布的密度函数在t > 0时，E (t) _ _ 。 3. 当t=0时，停留时间分布函数F (t) =_ 。 4. 当t= a时，停留时间分布函数 F (t ) = ______ 。 5?停留时间分布的密度函数E ( 9 ) = _______ E (t ) _ 2 _ 2 6. 表示停留时间分布的分散程度的量▽日= ______ 坊七。 7. 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。 8. 平推流管式反应器t 时，E (t ) = ______________ 。 9. 平推流管式反应器t式￡时，E (t ) = ___________ 。 10. 平推流管式反应器t At时，F (t) = ___________ 。 11. 平推流管式反应器t V t时，F (t) = ___________ 。 2 12. 平推流管式反应器其E ( 9 )曲线的方差▽日= ____________ 。 _ 2 13. 平推流管式反应器其E (t )曲线的方差▽t = _____________ 。 14. 全混流反应器t=0时E (t ) = ________ 。 _ 2 _ 15. 全混流反应器其E ( 9 )曲线的方差日二_____________ 。 _ 2 _ 16. 全混流反应器其E (t )曲线的方差=_________________ 。 _ 2 17. 偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动， E ( 9 )曲线的方差日为____________ 。 C A 18. 脉冲示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为___________ 。 C A 19. 阶跃示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为__ _ 。 20. 非理想流动不一定是由__= _______ 造成的。 21. 非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了______________ 。 22. 为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性，在__ _____ 的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为_ _ _ 。 23. 在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数P e = __。 24. 在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就________ 。 25. 轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于采用示踪剂的__________ 、 __________ 、_______ 的情况。 26. 轴向分散模型的四种边界条件为___ ________ 、 _____________ 、 ____________ 、_ 。 27. 若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ —。

化学反应工程习题测试

一、填空 1. 某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式为。 2. 某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为级反应。 3. 对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝。 4. 物质A 按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30min, 而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为。 5. 在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为1升，则A 转化50％时，物料的总体积为。 6. 某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时是。 7. 有一液相反应12 A R →，A 的初始浓度为0.5mmol/L 和2mmol/L 的条件下均在30min 内转化了15％，该反应的反应级数为n = 。速率常数k = . 8. 某液相基元反应A R →，在一恒温循环反应器中进行，循环比R=1时，A 的转化率为2/3，如果关闭循环物流，转化率应为。 9. 某反应的 1 A r -～X A 曲线示于图2，反应在一循环反应器中进行，出口转化率为60％，则最优循环比R ＝。

0.0 0.10.20.30.40.50.60.7 1/(-r A ) x A Equal areas

化学反应工程复习题

《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。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。

化学反应工程习题

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