化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷

1、化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷化學(xué)反應(yīng)工程試卷I.填空題1 .(1)化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究的科學(xué)。2 .(1)_p (主)A 如果平行反應(yīng)J S(副)均為一級不可逆反應(yīng),若L E副，提高選擇性SP應(yīng)03 .(1)aA + bB pP + sS對于反應(yīng)，貝U rP ( 34 .(1)全混流反應(yīng)器的移熱速率Qr=5 .(1)全混流反應(yīng)器的返混。6 .(1)介于非凝集態(tài)與完全凝集態(tài)之間的混合態(tài)稱為 。7 .(1)在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)愈大軸向返混程度就08 .(1)氣-固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù)S ,它是表征內(nèi)擴(kuò)散影響的重要參 數(shù)。9 .(2)氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠 結(jié)合的

2、，而化學(xué)吸附是靠結(jié)合的。10 .(1)絕熱床反應(yīng)器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當(dāng)作平推流處理，只考慮 流體流動(dòng)方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用 模型來計(jì)算。11 .(2)目前描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型可分為 ? 口 的兩大類。12 .(3)在流化床中為了傳熱或控制氣-固相間的接觸，常在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，以 垂直管最為常用，它同時(shí)具有 , 不甚至的作用。13 .(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相當(dāng)于 Uo/Umf時(shí)，乳相中氣體全部下流的情況，工業(yè)上的實(shí)際操作大多屬于這種情況。14 .(1)雙膜模型把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成 的疊加,相 間傳質(zhì)總阻力等于雙膜傳質(zhì)阻力的加和。II.單項(xiàng)選擇1

3、 .(2)全混流反應(yīng)器中有 個(gè)穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)。A. 1B. 2C. 3D. 4K1K22 .(2)一級連串反應(yīng)A A PA S在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度P,m axK1、LCA0c 冰2、良CA0( )1T22Ca0( )D.A.K2B. (K2/K1)1 C. K/CA0(Ki/K2)1/2 123 .(2)軸向分散模型的物料衡算方程在 式邊界條件下有解析解。A.閉-閉B.開-閉C.閉-開D.開-開4 .(2)反應(yīng)級數(shù)n=時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。D. 2A. 0B. 0.5C. 1kdCim dd5 .(2)催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活，其失活速率式為出

4、中的雜質(zhì)吸附極牢以及對產(chǎn)物無內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)，d為6 1114 .(1)串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過程1.(2)B2.(2)B3.(2)D4.(2)C5.(2)A6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)A10.(2)C1.(5)1)對于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最 優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；(分)2)這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反 應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；(分)3)而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。(分)2 .(5)通過物理示蹤法來測反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線。(分)所謂物理 化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷示蹤

5、是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定 的流動(dòng)系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時(shí)間的變化來確定系統(tǒng)物 料的停留時(shí)間分布。（分）根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、 階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。（分）3 .（5）1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達(dá)到氣液 相平衡；分2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)； 分3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散；分4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。分4 .（5）凡是流體通過不動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定 床反應(yīng)器。（分）1）催化劑

6、在床層內(nèi)不易磨損；（分）2）床層內(nèi)流體的流動(dòng) 接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲 得較大的生產(chǎn)能力；（分）3）固定床中的傳熱較差；（分）4）催化劑的更換 必須停產(chǎn)進(jìn)行。（分）5.（5）1）氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣-周兩相接觸不夠有效; （分）2）粒子運(yùn)動(dòng)基本上是全混式，因此停留時(shí)間不一。（分）在以粒子為加工對象 時(shí)，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，（分）且粒子的全混造成了氣體的部分返混，影 響反應(yīng)速率和造成副反應(yīng)的增加；（分）3）粒子的磨損和帶出造成催化劑的損失， 并要設(shè)置旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。 （分）6.（5）首先是根據(jù)氣-液反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

7、特征來選擇正確的反應(yīng)器型式，（分）然后結(jié)合反應(yīng)器特性來確定能滿足給定生產(chǎn)任務(wù)的反應(yīng)器幾何尺寸。（分）1.（10）解：設(shè)在時(shí)間t時(shí)乙烯酮和甲烷的濃度分別為 x和y,初始為CA0,則x y 0.99C A0分dx dtki(CAo x y)k2(CA0 x y)dtd（x y）相加得 出k2)(CA0x y)d(x y)將其積分CA0 (x y)(k1 k2)dt1)lnCao一Cao (x y)(kik2)t分分分分當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時(shí)化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷1,1 C Ct ln 0.549s4.65 3.741 0.99分2)分x ki 4.65積分得y k23.74XS 55.4% y- d

8、xSP時(shí)選擇性為 dy分分rp 2 dCp PT T-2.(5)解：rA2 CAdCA對上式進(jìn)行積分得cpCACA0 2CAdC當(dāng)CA 0時(shí)，產(chǎn)物P的濃度最大-2 2cCPmax dCA2ln 2 1.386mol/lp ,max0 2 C Aj A3.(10)解：根據(jù)阿累尼烏斯公式分分分分分k1 E/RTke分求得 k2 6.633 /mol s分因?yàn)镃A。CB0 4mol/l ,且為等摩爾反應(yīng)，故rA kCACB kCA kCA0(1 xA)2dCAdt分在間歇反應(yīng)器中所需的反應(yīng)時(shí)間為:t 1 cAdCA t2k CA0 CA1.11、1一 ()k CACA0kXACA0(1XA)分帶入得

9、 t 151s 2.5min分此反應(yīng)時(shí)間應(yīng)等于在理想管式反應(yīng)器中的停留時(shí)間，即2.5min分VoFao0.684CA70.0041711 /min分VV0171 2.54281 0.428m3分L管長V2/4D235m分4.(10)應(yīng)用脈沖示蹤法測定一容積為12 1的反應(yīng)裝置，進(jìn)入此反應(yīng)器的流體流速V0 0.8l/min ,在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A,并同時(shí)測其出口物料中A的濃度Ca隨時(shí)間的變化，實(shí)測數(shù)據(jù)如下:t(min)05101520253035Ca03554210(g/l)22試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定E (t)曲線的方差t和 。4.(10)解：首先對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)滿足:cMc80CAdtC0100分分0Vo0.8CAdt 50 2(5 4 1) 4(3 5 2 0) 10003實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)是滿足的。222.t 0tE(t)dt t分-V 12t 15(min)其中 v00.8分由 分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算付如下表：t (min)05101520253035E (t) =Ca/Co00.030.050.050.040.020.010t2E (t)00.75511.251612.59002t2E(t)dt530 2(516