化学反应工程复习资料
一．填空
1.理想反应器是指 _______、______ _。
2.全混流反应器的返混_______。平推流反应器的返混为_______。
3.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
_______、_______、_______。
4.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=____。；平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_____。；平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=___ 。；平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=____。
5.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。；平推流管式反应器其E （t ）曲线的方
差
=2t σ_______。 6.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。；全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。；全
混流反应器其E （t ）曲线的方差
=2t σ_______。 7.催化剂“三性”是指 、 和 。
8.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___ ____。
9. 化学反应过程按操作方法分为____ ___、___ ____、_____ __操作。
10. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指____ ___、___ ____、____ ___。
11. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数
f K ，则
C K =_______f K 。 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____ ___。
13. 一级连串反应A
S 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 ______、=opt τ______。
14. 一级连串反应A
S P 在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。
0 0.2 0.4
0.6 0.8 1.0 0.2
0.4 0.6 0.8 1.0
A R S X A C/C A0
15.全混流反应器的空时τ是 __ _____与____ ___之比。
17.脉冲示踪法测定停留时间分布0C C A
对应曲线为_______。
18.阶跃示踪法测定停留时间分布0C C A
对应曲线为_______。
19.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数=e P _______。
20.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_______。
21.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。
22. 非理想流动模型包括_______、_______、_______。
23. 某反应速率常数的单位为m 3 / (mol ? h )，该反应为 级反应。
24. 多釜串联模型的模型参数为 ，轴向扩散模型的唯一模型参数
为 。
25. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且
反应器出口物料的温度和浓度。
26. 在均相反应动力学中，用实验数据求取化学反应速度方程式的最主要的方法为 和 。
27. 多级全混釜串联模型当釜数N= 为全混流，当N= 为平推流。
28. 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 的
反应的选择性。 29. 对于反应22A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A )：(-r B )：r R
＝ 。 30. 某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。
31. 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 。
32.下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达70% 时，中间产
物R的化学反应工程定义总收率为，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性
的定义，在该转化率条件下的收率是，选择性是。
33.反应器的型式主要为式、式、床和床。
34.间歇釜式反应器有效体积不但与有关，还与有
关。
38.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。
35.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。
36.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。
37.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。
38.催化作用的本质是参与反应，降低反应，提高反应，因而在
工业化生产时能提高、降低。
39.空
时：。
40.空
速：。
41.停留时间：。
42.转化率：。
43.选择性：。
44.收
率：。
45.寿命分布：。
46.年龄分
布：。
47.反应进
度：。
48膨胀因
子：。
49.颗粒密度：。
50.床层密度： 。
51.真密度： 。
52.孔隙率： 。
53.比表面积： 。
54.孔容： 。
55.内扩散有效因子： 。
56.外扩散有效因子： 。
57.返混： 。
58.期望： 。
59.方差： 。
60.本征动力学： 。
53.宏观动力学： 。
54.孔容： 。
55.寿命因子： 。
二．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H 2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子δco= __ 。
A. -2
B. -1
C. 1
D. 2
2. 一级连串反应A
S 2P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度C P,max = ___。
A. 122)(210K K K A K K C -
B. 22/1120]1)/[(+K K C A
C. 122)(120K K
K A K K C - D. 22/1210]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S P = _。 A. A A P P n n n n --0
0 B. 00A P P n n n - C. 00
S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n -- 4. 对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是 。
A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的
5. 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. 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
6. 一级不可逆液相反应A →2R ，C A0=2.30kmol/m 3， 出口转化率x A =0.7，每批操作时间
t+t 0=2.06 h ，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，M R =60，则反应器的体积V 为_ m 3。
A. 19.6
B. 20.2
C. 22.2
D. 23.4
7. 在间歇反应器中进行等温一级反应A →B ，-r A =0.01C A mol/l·s ，当C A0=1 mol/l 时，求反应至C A =0.01 mol/l 所需时间t=___ 秒。
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560
8. 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τopt=___ 。
A. 1212)/ln(K K K K -
B. 1221)
/ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 211K K
9. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t 0不包括下列哪一项_ __。
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
10. 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
11. 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
12．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
13. 对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 。
A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；
D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速。
14.对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(A r -。 A. ||a p B. a p C. p a D. p a ||
15.气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。
A. 1/4
B. 2/3
C. –1/4
D. –2/3
16.气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。（C ）
A. –1
B. –1/2
C. 1/2
D. 1
17.气相反应N 2 + 3H 2
2NH 3进料时无惰性气体，2N 与2H 以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子2H δ=_______。
A. –1
B. –2/3
C. 2/3
D. 1
18.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为
P K ，则C K =_______P K 。
A. )()(βα+-RT
B. )()(βα+RT
C. )()(βα-RT
D. βα+-)(RT
19. 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
为P K ，则P K =_______C K 。
A. βα+-)(RT
B. )()(βα+RT
C. )()(βα-RT
D. )()(βα+-RT
20.反应C 4H 2C 2H 4 + H 2，10.2-=s k ，则反应级数n=_______。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
21.反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n=_______。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
22.反应3A → P ，已知s l mol k ?=/15.0，则反应级数n=_______。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
23.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率P X =_______。 A. A A P P n n n n --00 B.
00A P P n n n - C. 00
S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n --
24.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 =_______。 A. A A P P n n n n --00 B.
00A P P n n n - C. 00
S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n -- 25.一级连串反应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
26.
一级连串反应A
S K 1P 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. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122
)(120K K
K A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A
27.
一级连串反应A
S P 在平推流管式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。 A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122
)(120K K
K A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A
28.一级连串反应 A → P → S 在间歇式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间=opt t _______。 A. 211K K B. 1221)/ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 1212)
/ln(K K K K -
29. 一级连串反应A → P → S 在平推流管式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间=opt t _______。 A. 211K K B. 1221)
/ln(K K K K - C. 1212)/ln(K K K K - D. 2112)/ln(K K K K
30.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_______。
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
31.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.02，当l mol C A /10=时，求反
应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
32.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=_______秒。
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560
33.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为_______。
A. 空时τ
B. 反应时间t
C. 停留时间t
D. 平均停留时间t
34.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。
A. E （t ）曲线
B. F （t ）曲线
C. I （t ）曲线
D. y （t ）曲线
35.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。
A. E （t ）曲线
B. F （t ）曲线
C. I （t ）曲线
D. y （t ）曲线
36.平推流流动的E （t ）曲线的方差=2θσ_______。
A. 0
B. 0～1
C. 1
D. ＞1
36.全混流流动的E （t ）曲线的方差=2θσ_______。
A. 0
B. 0～1
C. 1
D. ＞1
37“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学
38.下列属于平行反应的是_______。
A. A + B → P
B.??
?→+→+R B P P B A C.
A P(主)
S(副) D.A + B → P = R + S
39.
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_______。
A. 提高浓度
B. 提高温度
C. 降低浓度
D. 降低温度
40.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。
A. 0.01um
B. 0.1um
C. 1um
D. 1nm
41.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数e m S V S D C k R /1-=φ值的大小反映了表面反应速率与
_______之比。
A. 扩散速率
B. 外扩散速率
C. 内扩散速率
D. 实际反应速率
42.四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
43．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( )
A．堆(积)密度B．颗粒密度C．真密度D．平均密度
44、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为___ ___。
A. 空时τ
B.反应时间t
C. 停留时间t
D. 平均停留时间
45、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
46、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
47、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
48.某一级简单反应，关键组分的转化率为95%，收率为80%，其目的产物的选择性为。
A.76%
B. 80%
C.95% D条件不足，无法确定
49.在催化反应过程中，下面那一个是正确。
A. 催化剂颗粒越小，表面积越大，反应速率越大
B. 催化剂颗粒越大，床层的压降越小，反应速率越大
C. 催化剂颗粒越小，梯尔模数越小，内扩散对催化反应速度的影响越大
D. 釜式反应过程中，搅拌速度越大，外扩撒对催化反应的影响越大
50.下面对催化反应外扩撒的影响正确的是。
A. 气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越小
B. 气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越大
C. 气固相催化反应中，催化剂颗粒越小，对外扩散影响越小
D. 气固相催化反应中，催化剂孔隙率越大，对外扩散影响越小。
四、证明及计算
1. 在平行反应
其中L 为目的产物，在等温操作中证明，采用PFR
；采用CSTR 则
2
有如下平行反应
P 为目的产物，各反应均为一级不可逆放热反应，反应活化能依次为E 2 3. 在Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应： 65326636(）?+C H CH CH C H C H 以A,B 及R 分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下： （1）σ σ+?A A （2）σσ?+A B R （3）σσ?+B B 若（2）步为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。 4.在银催化剂上进行乙烯氧化反应 2C 2H 4+O 2 2C 2H 4O 以A ，B 及R 分别表示C 2H 4，O 2及C 2H 4O ，反应步骤如下： （1）σ σ+?A A (2) （3） (表面反应) （4） 若表面反应为速率控制步骤，试推导动力学方程。 1 P A 2 S 3 T L A M N 5. 气固相催化反应：A+B==C ，其反应机理如下： A+σ?A σ B+σ?B σ A σ+B ? C σ C σ?C+σ 假定符合Langmuir 均匀吸附模型，试分别推导动力学方程： （1） A 吸附控制；2 、C 脱附控制； 3 表面反应控制。 6. 在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应： A +B ==R 其反应机理为： A +σ1＝A σ1 B +σ2＝B σ2 A σ1+ B σ2→R σ1+σ2 (速率控制步骤) R σ1＝R +σ1 试用Langmuir 均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。 7. 丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为 C 4H 8(A)== C 4H 6(B)+ H 2(C) 假设反应按如下步骤进行：A+σ?A σ A σ?B σ+C B σ?B+σ 假定符合均匀吸附模型，试分别推导动力学方程： 1） A 吸附控制； 2 B 脱附控制； 3 表面反应控制。 8.如图所示ABC 为某可逆放热气-固相催化反应平衡曲线，DEF 为最佳温度曲线，回答下列问题： （1）D 、E 、F 三点，哪一点的反应速率最大？哪一点反应速率最小？ （2）A 点与B 点哪一点的反应速率大？ （3）G 、M 、E 、N 各点中，哪一点的反应速率最大？ （4）D 、G 、H 各点中，哪一点反应速率最大？ （5）G 与M ，哪一点的反应速率最大？ （6） 从图上相对位置，能否判断M 与N 点的反应速率相对大小？ 9．在T?x图上，①为平衡曲线，②为最佳温度曲线，AMN为等转化率曲线，指出最大速率点和最小速率点。BCD为等温线，指出最大速率点和最小速率点。 10. 某催化反应在500℃下进行，已知本征反应速率r A=7.696×10-5mol/(g·s)（式中p A 的单位为MP a），催化剂为Ф5mm×5mm圆柱体，ρp=0.8g/cm3 ，颗粒外表面A的分压p A=0.101325MP a，粒内组分A的有效扩散系数。求催化剂的内扩散有效因子。 12异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为ρP=1.06kg·m-3，空隙率εP=0.52，比表面积为S g=350m2g-1，求在500℃和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子τ=3，异丙苯?苯的分子扩散系数D AB=0.155cm2s-1。 13. 已知某均相反应，反应速率，k=17.4 ml/(mol·min)，物料密度恒定为0.75 g/ml，加料流量为7.14 L/min，c A0=7.14 mol/L，在等温下，在一个0.25 m3的CSTR后接一个0.25 m3的PFR进行反应，试计算其的转化率各为多少。 14. 已知某均相反应，反应速率，k=17.4 ml/(mol·min)，物料密度恒定为0.75 g/ml，加料流量为7.14 L/min，c A0=7.14 mol/L，反应器在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少。 （1）串联两个体积0.25m3的CSTR； (2)一个0.25m3的CSTR后接一个0.25m3的PFR； (3)一个0.25m3的PFR后接一个0.25m3的CSTR； (4)一个0.5m3的PFR。 15.液相二级不可逆反应A+B==C，C A0=C B0，在平推流反应器进行试验，当τ=10min时x A=0.99，问在相同温度下为达到相同转化率，采用（1）在全混流反应器中进行时，空时τ为多少？（2）若在两个等体积串联全混流反应器中进行时，空时τ又为多少？ 16.等温一级反应，依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器，出口转化率为0.99，若将两个反应器改换次序，问出口转化率为多少？ 17.等温二级反应，依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器，出口转化率为0.99，若将两个反应器改换次序，问出口转化率为多少？ 18. 在全混流反应器中进行液-固反应，产物为固相，反应为1级，已知k=0.02min-1，固体颗粒的平均停留时间为100 min，求平均转化率。 20.在间歇反应器中等温进行下列液相反应： r D 及r R 分别为产物D 及R 的生成速率。反应用的原料为A 及B 的混合液，其中A 的浓度等于2kmol/m 3。 （1） 计算A 的转化率达95%时所需的反应时间； （2）A 的转化率为95%时，R 的收率是多少？ （3）若反应温度不变，要求D 的收率达70%，能否办到？ （4）改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时与（1）的反应时间相同，A 的转化率是否可达到95%？ 29. 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 ，求 1） 推算模型参数N ； 2） 推算一级不可逆等温反应的出口转化率。 20已知一等温闭式液相反应器的停留时间分布密度函数E(t)=16texp(-4t),min -1 ，试求： （1） 平均停留时间; （2）空时； （3）空速； （4）停留时间小于1min 的物料所占的分率； （5）停留时间大于1min 的物料所占的分率； （6）若用多釜串联模型拟合，该反应器相当于几个等体积的全混釜串联？ （7）若用轴向扩散模型拟合，则模型参数Pe 为多少？ （8）若反应物料为微观流体，且进行一级不可逆反应，其反应速率常数为6min -1,C A0=1mol/l,试分别采用轴向扩散模型和多釜串联模型计算反应器出口转化率，并加以比较； （9）若反应物料为宏观流体，其它条件与上述相同，试估计反应器出口转化率，并与微观流体的结果加以比较？ 21.反应A+B →R+S ，已知V R =0.001m 3，物料进料速率V 0=0.5×10-3m 3min -1，c A0=c B0=5mol·m 3，动力学方程式为?r A =kc A c B ，其中k =100m 3kmol -1min -1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V R =0.001m 3，可达到的转化率为多少? 3231.6/.28.2/.+→=→=R A D A A B R r C kmol m h A D r C kmol m h 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 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 (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 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 22B A 1B C 22 B 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 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 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 -1-363111 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 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 2010-2011学年第二学期末考试试题（A 卷） 一、选择题（30分，每题1.5分） 1、―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 2、对于反应sS pP b B aA +?→?+， 则P r = ___A__ ()A r -。 A. a p ， B. a p ， C. p a , D. p a 3、气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1 摩尔比进料，则膨胀因子A δ=（Ｄ ） A. –2 B. –1 C. 1 D. 2 4、气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1 摩尔比进料，则膨胀率A ε=（ Ｃ ） A. –1 B . –1/2 C. 1/3 D.4/3 5、反应2421042H H C H C +→，反应速率常数10.2-=s k ，则反应级数n=（ Ｂ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率X P =（ Ａ）。 A. 00A P P n n n - B.A A P P n n n n --00 C.00S S P P n n n n -- D.0 R R P P n n n n -- 7、分批式操作的间歇反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项（ Ｂ ）。 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 8、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（Ｂ）。 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 9、对于单一反应组分的平行反应 ，其瞬间收率P ? 随C A 增大而单调下降，则最适合的反应器为( Ａ )。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 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 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 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 化学反应工程试题 班级姓名学号号 一、请在下列各题中各选择一个最适当的答案（每题1分，共40分） 1.（）不是反应程度的特点 A 总为正值 B 各反应组分的反应程度相同 C 随反应时间而变 D 与反应计量系数无关 2.-r A=kC A n中，式中的负号意味着（） A 反应速率常数为负值 B 反应速率随浓度的下降而减小 C 公式表示的是A的消耗速率 D dc A/dt为正值 3.返混的定义是（） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 4.自催化反应当转化率为零时反应速率（） A 最大 B 出现极值点 C 为负值 D 为0 5.平推流反应器中诸参数不随（）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 6.在平推流反应器进行某一变容反应，若εA>0，则空间时间τ将（）平均停 A 等于 B 小于 C 大于 D 接近于 7.对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反 应器与平推流反应器的体积比（）。 A 不变 B 变大 C 变小 D 不好说 8.复合反应的瞬时选择性定义为（） A 生成目的产物消耗的反应物与所有消耗 的反应物的比值 B 生成副产物消耗的反应物与生成目的产物 消耗的反应物的比值 C 目的产物的净生成速率与反应物的消耗 速率的比值 D 副产物的生成速率与目的产物的净生成速 率的比值 9.空间时间的定义是（） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 10. 11.平推流反应器的无因次方差为（） A 1 B 2 C －1 D 0 12.对反应级数大于零的单一反应，随着转化率的增加，所需全混流反应器与平 推流反应器的体积比（） A 不变 B 增加 C 减小 D 不一定 13.由脉冲示踪实验可以直接获得的是（） A 停留时间分布函数 B 停留时间分布密度函数 C 平均停留时间 D 方差 14.非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而（） A 减少 B 增大 C 先增大后减少 D 不变 15.非理想流动反应器的停留时间分布函数曲线是（） A 单调递减的 B 单调递增的 C 有极大值的 D 不好说 16.所谓对比时间是指（） 化学反应工程 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。 11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 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。 《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___。 一、填空（40分） （1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （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 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 （6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、 及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0． （10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系： 外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较； 内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。 （11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用 反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主 要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指 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？ 《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力，而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容 器，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力， 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 2. 二力平衡条 件是什么？什么叫二力杆？ 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？ 4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？ 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？ 6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？ 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。 10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？ 11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？化学反应工程习题答案
化学反应工程试题集及复习题
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