化学反应工程期末自测试卷4 (2)
化学反应工程期末自测试卷
( 4 )
科 目:化学反应工程 适用对象:化学工程与工艺本科
2004-7-6
I.填空题 1.(1)
化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.(1)
化学反应速率式为β
α
B A
C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。 3.(2)
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。 4.(1)
对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.(3)
对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。
6.(1)
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_______。 7.(2)
流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.(2)
催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.(1)
对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.(1)
绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.(1)
对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt
T 和平衡温度eq
T ，二者
的关系为______________。 12.(1)
描述流化床的气泡两相模型，以
U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起
始流化速度mf
U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。
13.(2)
描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.(1)
多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。
II.单项选择 1.(2)
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=opt τ_______。
A. 1212)/ln(K K K K -
B. 1221)
/ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 211K K
2.(2)
全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。
A. ＜0
B. =0
C. ≥0
D. ＞0 3.(2)
当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A. =0
B. =1
C. ＞1
D. ＜1
4.(2)
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
5.(2)
对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。
A. 填料塔
B. 喷洒塔
C. 鼓泡塔
D. 搅拌釜
6.(2)
催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为
d
m
i
d
C
k
dt
d
ψ
ψ
=
-
，当平行失活对
反应物有强内扩散阻力时，d为_______。
A. ≈0
B. =1
C. →3
D. ≈1
7.(2)
不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。
A. 粒子与流体间有温度差
B. 粒子与流体间无温度差
C. 床层径向有温度梯度
D. 床层轴向有温度梯度
8.(2)
不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。 A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度 9.(2)
下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。 A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 10.(2)
流化床反应器中的操作气速0
U 是根据具体情况定的，一般取流化数mf
U U 0在
_______范围内。
A. 0.1～0.4
B. 1.5～10
C. 10～15
D. 0.4～1.5
III.简答题 1.(5)
简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 2.(5)
简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 3.(5)
简述气-液反应的宏观过程：A （g ） + bB （l ）→ 产物（l ）？ 4.(5)
简述固定床反应器的优缺点？ 5.(5)
简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？ 6.(5)
简述双膜理论？
IV.计算题 1.(10)
醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：
O
H CO CH COOH CH k 2231
+=?→?
2
432
CO CH COOH CH k +?→?
已知在916℃时1
21
174.3,65.4--==s k s k ，试计算： 1） 99%的醋酸反应掉的时间；(6
分)
2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分） 2.(10)
有一级不可逆反应A →P ，在85℃时反应速率常数为3.45h -1，今拟在一个容积为10m 3的釜式反应器中进行，若最终转化率为95.0=A x ，设该反应的处理量为1.82m 3/h ，
今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？ 3.(10)
(A) (P) (S)
66H C ?→?k 1Cl H C 56?→?k 3246Cl H C
反应速度A A C k dt dC 1=-；P
A P C k C k dt dC 21-=，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全
混流反应器内进行这一反应时,求目的产物P 的选择性P S ，其中
)(0.111-=h k ,)(5.012-=h k ，),(10h v V ==τ000==S P C C ,l mol C A /10=。
4.(10)
有一个反应器测其方差
min
15,min 5.11222==t t σ，如果这个反应器可以用等体积多
釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B → 2R ，已知
B A A
C kC r =-，l mol C C B A /1200==，min /1?=mol l k ，求反应器的出口转化率？ 5.(5)
用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知
971
.82=t σ，
187.62=t ，15.0=k 求
1） 推算模型参数N ；（3分）
2）推算一级不可逆等温反应的出口转化率。（2分）
化学反应工程期末自测试卷答案
( 1 )
1.(1)
化学反应的工程问题
)()(βα+RT 3.(2)
浓度、温度 4.(1) 平推流 5.(3)
平均停留时间、反应时间、空时 6.(1) 微观流体 7.(2)
调匀度S 、流体的混合态 8.(2) 物理、化学 9.(1) 0.1um 10.(1) 拟均相一维
1
2
12ln E E E E R
T T T T opt
eq opt eq -=
?-
12.(1)
mf
U U -0
13.(2) 气、乳 14.(1) 两个或更多 1.(2) D 2.(2) D 3.(2) D 4.(2) C 5.(2) C
C
7.(2)
A
8.(2)
A
9.(2)
C
10.(2)
B
1.(5)
空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）
（①停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）
2.(5)
阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（①分）在某瞬间t=0将流入系统的流体
切换为含有示踪剂A 且浓度为0
A C 的流体，（①分）同时保持系统内流动模式不变，
并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化。（①分）
对应的曲线为F （t ），0
)(A A
C C t F
。（②分）
3.(5)
1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；②分
2）反应物气相组分A 从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；①分 3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；①分 4）气相产物向气相主体扩散。①分 4.(5)
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。（①分）
1）催化剂在床层内不易磨损；（①分）
2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；（①分） 3）固定床中的传热较差；（①分） 4）催化剂的更换必须停产进行。（①分）
5.(5)
1）以U 0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度U mf 通过，而其余部分以（U 0-U mf ）则全部以气泡的形式通过；①分
2）床层从流化前的高度L mf 增高到流化时的高度L f ，完全是由于气泡的体积所造成； ①分
3）气泡相为向上的平推流，大小均一； ①分
4）反应完全在乳相中进行； ①分
5）气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和。①分 6.(5)
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，（①分）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，不存在传质阻力（①分）。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡（①分）。因此，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（①分），相间传质总阻力等于传质阻力的加和（①分）。 1.(10)
解：设在时间t 时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x 和y ，初始为0
A C ，则
)(01y x C k dt dx
A --= ①分
)(02y x C k dt dy
A --= ①分
相加得 )
)(()
(021y x C k k dt y x d A --+=+ ①分 将其积分dt
k k y x C y x d A )()()
(210+=+-+
t
k k y x C C A A )()(ln
2100
+=+- ②分
1）
当转化率为99%时
99.0A C y x =+ ①分
s
t 549.099.011ln 74.365.41=-+=
①分
2）
瞬时选择性为
dy dx
S P =
①分
积分得74
.365
.421=
=k k y x ②分
%4.55==
y x
S ①分
2.(10)
解：由于两等体积釜串联，则
21ττ= ①分
N i A N A k C C )1(0
,τ+=
②分
∴ 2
02)1(A A i C C k =
+τ ①分
而
95
.010
2020=-=-=
A A A A A A C C
C C C x ②分
即
h
k i i 006.120)1(2=?=+ττ ①分
由
300
83.182.1006.1m v V v V i i i
i =?==?=ττ ②分
反应器的总容积为3
66.32m V V i == ①分
3.(10)
解：等容积釜串联应有21τττ+= h 5.02/121===τττ ①分
对第二个全混流反应器作物料衡算
2
21210)(V C k C C V A A A =-
①分
∴
2
10211
2)1(1K C k C C A A A +=
+=
τ 5.021111===ττk k K ①分
对于P:
)
()(22212210P A A A C k C k V C C V +=-
①分
∴
)1()1(221012K K C K C A P ++=
+2210
1)1)(1(K K C K A ++ 25.0222==τk K ②分
l mol C A /444.0)5.01(1
2
2=+=
①分
222)25.01)(5.01(5
.0)25.01()5.01(5.0+++
++=
P C ①分
∴
0.165m ol/l
0.391)(0.444-12=+==S C ①分
37.2165
.0391
.022==S P C C ①
分 4.(10)
解：
5.0155
.11222
2
2
==
=
t t σσθ ①分
21
2=?=
N N θσ ②分
则每个反应器的停留时间为min 5.7215
===
N t τ ①分
对第一个釜进行物料衡算
1
2
111110)(ττA A A A A kC C r C C +=-+= ①分
整理得
015.712
1=-+A A C C ①分
解得l mol C A /30.01= ①分 同理对第二个釜进行物料衡算
22
222221)(ττA A A A A kC C r C C +=-+= ①分
解得l mol C A /144.02= ①分
%
6.851
144
.01020=-=-=
A A A A C C C x ①分
5.(5)
解：1）
234.0187.6971
.82
2
2
2
==
=
t t σσθ ①分
27
.41
2
==
θσN ①分
取N=4 ①分
2）
566.0)
1(1
1=+-
=N A N t k x ②分
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》期末考试试题及答案..
一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(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2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （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 .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 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 一为（） 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 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B（开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题：（每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(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为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 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 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、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 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 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。 4.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.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_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应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 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.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 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。 《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。 二、填空题（每题5分，共30分） 1．一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该 反应的活化能为 52894 J ／mol 。 解：mol J E E T T R E k k /528942ln )308 12981(314.82ln )11(ln 2 112=∴=-==-=， 2．一气固催化反应R B A →+，若本征反应速率方程为： 则该反应可能的反应机理为 σR R σσR σB σA σB σ σB A σ σA S k +?+?→?+?+?+） 此步为速率控制步骤 ( 222 3．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) －r A1＝k 1C A a1 S A → (2) －r A2=k 2C A a2 在C A0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中C P /C S 增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(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 ．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2θσ为( ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 1.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、半间歇式） 2.反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。 3.理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。 5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。 6.对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。 7.平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性S p与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！ 8.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应____ _。(提高温度) 9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器] 8.全混流反应器的返混_______。（最大）平推流反应器的返混为_______。（零） 9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。 10.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_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（0） 13.平推流管式反应器时，F（t）=_______。（1） 14.平推流管式反应器＜时，F（t）=_______。（0） 15.平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差_______。（0） 16.平推流管式反应器其E（t）曲线的方差_______。（0） 17.全混流反应器t=0时E（t）=_______。（） 18.全混流反应器其E（θ）曲线的方差_______。（1） 19.全混流反应器其E（t）曲线的方差_______。（） 20.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） 21.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） 22.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） 23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 24.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而 在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。 27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改变（化学平衡）。 28.催化剂失活的主要原因有（化学失活）、（物理失活）和（结构变化）。 29.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 武汉科技大学化学反应工程期末自测试卷 I.填空题 1.(1) 化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.(1) 化学反应速率式为β αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。 3.(2) 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。 4.(1) 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.(3) 对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.(1) 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_______。 7.(2) 流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.(2) 催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.(1) 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.(1) 绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.(1) 对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度 eq T ，二者的关系为 ______________。 12.(1) 描述流化床的气泡两相模型，以 U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度 mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.(2) 描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 《化学反应工程》期末考试试题及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(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 θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 化学反应工程试卷 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8- 《化学反应工程》试卷2 一、填空题（每空1分，共20分） 1、化学反应工程是一门研究 化学反应的工程问题 的科学。 2、化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的 速率常数P K ，则C K =)()(βα+RT P K 。 3、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 浓度 无 关，仅是 温度 的函数。 4、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。 5、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。 6、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_微观流体_。 7、流体的混合程度常用 调匀度S 、 流体的混合态 来描述。 8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_物理 失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_化学_失活。 9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 _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 。 10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流 动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。 11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度 opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为___1212ln E E E E R T T T T opt eq opt eq -=?-___________。 12、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。 13、 三传一反 是化学反应工程的基础。 14、描述流化床的气泡两相模型，以 0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度mf U 通过，而其余部分mf U U -0则全部以气泡的形式通过。 化学反应工程》试卷（一）含参考答案 Word 的文档详见同（本）上传账号 、单选 2. 反应3A → P，已知k 0.15mol / l s，则反应级数n= _______ 3. 乙苯脱氢制苯乙烯，使用固定床换热式反应器，反应温度约580℃，应选用 _______ 传热介质。 A. 沸腾水 B. 联苯与联苯醚混合物 C. 无机融盐 D. 烟道气 4. 流化床反应器中的操作气速U 0是根据具体情况定的，一般取流化数U0 Umf在范围内。 A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5 P（主） A EE 5. 如果平行反应S（副）均为一级不可逆反应，若E主 > E副，提高选择性SP应______ 。 、填空 1. 对于一非恒容均相化学反应αA A αBB，反应组分 A 的化学反应速率 A. U0 B. dn B Vdt C. dC A dt dC B D. r A d d C t B A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 A. 提高浓度 B. 提高温度 C. 降低浓度 D. 降低温度 ，当循环比趋于无穷大时，反应器内返混。 1. 循环操作的平推流反应器，当循环比趋于零时，反应器内返混 2. __ 全混流釜式反应器稳定的定常态操作点的判据___________________ 、 ______ 。 3. 为了描述一定温度下气体吸附量与压力的关系提出了四种著名的吸附等温模型分别是：_________ 、 _______ 、弗罗因德利希型和BET 型。 4. ________________________________________________________________ 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___________ 5. .颗粒的形状系数S对于球体而言，S________ ，对于其他形状的颗粒S ______ 。 6. 流化床反应器的u t /u mf的范围大致在10～90之间，粒子愈细，比值______ ， 即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。 三、判断 1. 在测定气固相反应的真实反应速率时，不需要排除内外扩散的影响。 2. 循环比的定义是离开反应器的物料与循环物料的体积流量之比。 3. 全混流反应器内返混为1。 4. 阶跃法示踪剂注入是在原有的进料流中加入示踪剂并且不改变原有进料的体积流量。 5. 对于一个有N 个平推流反应器串联、总体积为V 体系，其最终转化率与一个体积为V 的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。 四、推导 1. 从动力学方程 化学反应工程试卷 I.填空题 1.(1)化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.(1) 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 _______。 3.(1)aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。 4.(1)全混流反应器的移热速率r Q =______________。 5.(1)全混流反应器的返混_______。 6.(1) 介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。 7.(1)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_______。 8.(1)气-固相催化反应的内扩散模数=S φ_______，它是表征内扩散影响的重要参数。 9.(2)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。 10.(1)绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动 方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.(2)目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。 12.(3)在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最 为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。 13.(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相当于 mf U U /0_______时，乳相中气体全部下流的情 况，工业上的实际操作大多属于这种情况。 14.(1)双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总 阻力等于双膜传质阻力的加和。 II.单项选择 1.(2)全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2.(2)一级连串反应A S K 1 K 2 P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓 度= max ,P C _______。 A. 122 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120]1)/[(+K K C A C. 1 22 )(1 20K K K A K K C - D. 2 2/1210 ]1)/[(+K K C A 3.(2)轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。 专升本《化学反应工程》 一、（共80题,共160分） 1. 气相反应: 进料时无惰性气体，CO与H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=( )。（2分） .标准答案：A 2. 一级连串反应: 在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=( )。（2分） A. B. C. D. .标准答案：A 3. 串联反应（目的）目的产物P与副产物S的选择性SP=( )。（2分） A. B. C.D. .标准答案：C 4. 全混流反应器的容积效率时，该反应的反应级数n( )。（2分） A.＜0 B.=0 C. D.＞0 .标准答案：B 5. 对于单一反应组分的平行反应: 其瞬间收率随增大而单调下降，则最适合的反应器为( )。（2分） A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器 .标准答案：B 6. 对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用( )。（2分） 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 .标准答案：A 7. 一级不可逆液相反应: ，出口转化率xA=，每批操作时间 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( )。（2分） .标准答案：C 8. 在间歇反应器中进行等温一级反应当时，求反应至 所需时间t=( )秒。（2分） .标准答案：B 9. 一级连串反应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=( )。（2分） A. B. C. D. .标准答案：D 10. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( )。（2分） 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 .标准答案：B 11. 全混流反应器的容积效率小于时，且随着xA的增大而减小，此时该反应的反应级数n( )。（2分） A.＜0 B.=0 C.D.＞0 .标准答案：D 12. 当反应级数n( )时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。（2分） A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜1 .标准答案：D 13. 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。（2分） 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 .标准答案：C 14. 对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用( )装置。（2分） A.填料塔 B.喷洒塔 C.鼓泡塔 D.搅拌釜 .标准答案：C 15. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为( )。（2分） A. B.=1 C. D. .标准答案：C 16. 不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是( )。（2分） A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差 C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度化学反应工程期末考试试题及答案
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