化學反應工程試卷及答案

8.對催化劑性能影響最大的物理性質(zhì)主要是和孔體積分布D.降低溫度rD.降低溫度r化學反應工程試卷及答案一、填空題（共25分，每空1分）.化學反應工程學不僅研究化學反應速率與反應條件之間的關(guān)系，即,而且著重研究傳遞過程對的影響，研究不同類型反應器的特點及其與化學反應結(jié)果之間的關(guān)系。.反應器按型式來分類可以分為管式反應器、和。.對于反應A2B3C4D,反應物A的消耗速率表達式為；反應產(chǎn)物C的生成速率表達式為：。.反應器設計計算所涉及的基礎方程式就是動力學方程式、和。.間歇釜反應器中進行如下反應：A P （1）「a kiCA1 EiA S （2）「a kzCA2 E2在Cao和反應時間保持不變下，降低反應溫度，釜液中Cp/Cs增大，表明活化能E1與E2的相對大小為；在溫度和反應時間保持不變下，增高反應濃度，釜液中Cp/Cs增大，表明反應級數(shù)足、量的相對大小為o.單位時間內(nèi)由顆粒外表面?zhèn)鬟f至氣相主體的熱量可由牛頓冷卻定律表達， 其表數(shù)學表達式為。.全混流反應器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點的判據(jù)為、o.復合反應包括三個基本反應類型，即并列反應、平行反應和.在停留時間相同的物料之間的均勻化過程，稱之為。而停留時間不同的物料之間的均勻化過程，稱之為。.對于反應級數(shù)n0的反應，為了降低反應器容積，應選用反應器為宜;對于反應級數(shù)n0的反應，為了降低反應器容積，應選用反應器為宜。.固定床催化反應器主要缺點是,。.有效因子物理意義。.多段絕熱式反應器是筒體內(nèi)放置幾次擱板，擱板上放置，層與層之間設置氣體的裝置。二、選擇題（共20分,每小題2分）TOC\o"1-5"\h\z.對于可逆放熱反應，為提高反應速率應 （）。A.提高壓力 B.降低壓力 C.提高溫度.對于反應aAbBrRsS,則rr(「a)( )。A.-r- B.~a b.非等分子反應2NOH2N2H2O2的膨脹因子no等于（ ）A.1/2B.1 C.T/2 D.2.平推流反應器停留時間分布的無因次方差 2為（ ）A.0.5 B.2 C.0 D.1.多釜串聯(lián)的反應器，由于釜間無返混，使返混程度減少，當N時，多釜用聯(lián)全混反應器組的操作就相當于（ ）。A.多釜串聯(lián)反應器 B.平推流反應器C.全混流反應器 D.無法確定.等溫一級不可逆液相反應，采用下列三種方案進行：（1）一個間歇反應釜，容積Vi（僅考慮反應時間所需），（2）一個平推流反應器，容積V2,TOC\o"1-5"\h\z（3）二個等體積全混流反應器串聯(lián)，總?cè)莘e為V3。上述三種情況反應溫度、物料處理量及轉(zhuǎn)化率均相同，則容積比較為（ ）A.Vi<V2<V3 B.Vi=V2<V3C.V2<Vl<V3 D.V2<Vl=V3.隨著流體流量的增加，顆粒受到的曳力也隨著增加。若顆粒受到的升力恰好等于自身重量時，顆粒受力處于平衡狀態(tài)，故顆粒將在床層內(nèi)作上下、左右、前后的激烈運動，這時整個床層稱為（ ）。A.流化態(tài) B.流化床 C.固定床 D.移動床.對于氣液相反應來說，慢反應是指化學反應將在液相主體內(nèi)發(fā)生的，而快反應過程是指反應僅發(fā)生在液膜區(qū)（ ）。A.液相主體，氣相主體 B.氣相主體，液相主體C.液相主體，液膜區(qū) D.液膜區(qū)，液相主體.焦姆金吸附模型認為一般吸附活化能隨覆蓋率的增加而，脫附活化能隨覆蓋率的增加而（ ）。A.增大、減小B.減小、增大C.增大、增大 D,減小、減小.下列關(guān)于停留時間分布函數(shù)F⑴表述含義正確的是（ ）。A.表示流過系統(tǒng)的物料中停留時間小于t的流體粒子所占的分率B.表示流過系統(tǒng)的物料中停留時間大于t的流體粒子所占的分率C.表示流過系統(tǒng)的物料中停留時間在t和tdt之間的流體粒子所占的分率D.表示流過系統(tǒng)的物料中停留時間為t的流體粒子所占的分率三、名詞解釋（共12分,每小題3分）.理想置換反應器：.體積當量直徑：.氣液相反應過程：.濃相段：四、簡答題（共12分,每小題6分）.簡述反應速率方程的推導過程（步驟）。.簡述流化床反應器的特點五、計算題(共31分，第1小題11分，第2小題10分，第3小題10分。).在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應器中進行氣相反應AP,已知進料中含A30%(摩爾分數(shù))，其余為惰性物料，加料流量為6.3mols1,動力學方程式為rA0.27cAmolm3s1為了達到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(1)所需空速為多少(2)反應器容積大小.有一分解反應AP目的產(chǎn)物rpk?AS目的產(chǎn)物出k2cA1 _ 3 . .1.1 3其中k11h,k21.5mkmolh,Cao5kmolm,CpoCso0,體積流率為5m3h1,求轉(zhuǎn)化率為90%寸：全混流反應器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需全混流反應器的體積。答案3.在一總長為4m的填充床中，氣體以2500kgm23.在一總長為4m的填充床中，氣體以2500kgm2h1的質(zhì)量流率通過床層。床層體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為，氣體密度為2.9kgm3,其粘度為1.8105kgm1s1o求床層的壓降。.化學反應動力學、宏觀化學反應速率。.槽式反應器（釜式反應器）和塔式反應器（先后可以互換）TOC\o"1-5"\h\z1dnA 1dnc3. rA 、rc 。Vdt Vdt.物料衡算方程式、熱量衡算方程式（先后可以互換）.E1E2、n1n2。dQ-agSS（TSTg）dtdQrdQg.QrQq、 -QL-ggdTdT.比表面積、孔體積.連串反應或串聯(lián)反應.簡單混合、返混.全混流、平推流.固定床中傳熱較差，更換催化劑時必須停止生產(chǎn)（或者說更換催化劑麻煩）（前后都行）“ 催化劑內(nèi)實際反應速率 , 催化劑內(nèi)無濃度差時的反應速率.催化劑、冷卻（或加熱）二、選擇題（共20分,每小題2分）題號12345678910答案CACCBBBCAA三、名詞解釋（共12分,每小題3分）.理想置換反應器（平推流反應器）是指通過反應器的物料沿同一方向以相同速度向前流動，向活塞一樣在反應器中向前平推，故又稱為活塞流或平推流反應器。.體積當量直徑：與顆粒具有相同體積的球體的直徑稱為該顆粒的體積當量直徑.氣液相反應過程：是指氣相中的組分必須進入到液相中才能進行反應的過程。.濃相段:當流體通過固體床層的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度時，顆粒在氣流作用下懸浮于床層中，所形成的流固混合物稱為濃相段。（基本點答對就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）四、問答題（共12分，每題6分）3.簡述反應速率方程的推導過程答：①假定反應機理，即確定反應所經(jīng)歷的步驟；②確定速率控制步驟，該步驟的速率即為反應過程的速率，根據(jù)速率控制步驟的類型，寫出該步驟的速率方程；③非速率控制步驟均達到平衡。若為吸附或解析步驟，列出蘭格繆爾吸附等溫式，若為化學反應，則寫出化學平衡式；④利用所列平衡式與 IV1,將速率方程中各種表面濃度變換為氣相組分分壓的函數(shù)，即得所求的反應速率方程。（每點分，全對6分）。（基本點答對就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）2.簡述流化床反應器的特點。（1）顆粒劇烈攪動和混合，整個床層處于等溫狀態(tài)，可在最佳溫度點操作；（2）傳熱強度高，適于強吸熱或放熱反應過程；（3）顆粒比較細小，有效系數(shù)高，可減少催化劑用量；（4）壓降恒定，不易受異物堵塞；（5）返混較嚴重，不適于高轉(zhuǎn)化率過程；（6）為避免溝流、偏流等，對設備精度要求較高。（每點1分，全對6分）。（基本點答對就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）五、計算題（共31分，第1題11分，第2題10分，第3題10分。）1.在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應器中進行氣相反應AP,已知進料中含A30%(摩爾分數(shù))其余為惰性物料，加料流量為 6.3mol1,動力學方程式為rA0.27cAmolm1為了達到95%轉(zhuǎn)化率，試求:a

rpOOP k1cASpSp 2rA k1cA k2cA(3)所需空速為多少(4)反應器容積大小CA0PA 0.30.31031.75103mol15(10.9)15(10.9)1.5[5(10.9)]257.1 1分V。RT8.31455536.310 8.314555.15 3 0.0969mcPSP(CA0cA)Sv0.571(50.5)2.57kmolm3cA000.95dxA3000.95 dxArA11.10100.271xA，ln0.270.09s1 11.10s10.95cA0cAVR V0p0~^)-rA5(50.5)--_ __210.51.50.525.7(m3)V0 0.096911.101.075m3標準空速為:SVNOV0五上TP0Vr273.150.30.0969555.150.10131.0750.131s14.有一分解反應P目的產(chǎn)物rpk1cAS目的產(chǎn)物rsk2cA3.在一總長為4m的填充床中,氣體以2500kgm2體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為,5 1度為1.810kgms10求床層的壓降。RemdSUmgErgun方程150p Rem1.752Umg1

dsh1的質(zhì)量流率通過床層。氣體密度為2.9kgm3325003103 10。210?…3