反應工程復習

本文格式為Word版，下載可任意編輯——反應工程復習對于可逆放熱反應如何選擇操作溫度？

1）對于放熱反應，要使反應速率盡可能保持最大，必需隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應降低溫度；（②分）

2）這是由于可逆放熱反應，由于逆反應速率也隨反應溫度的提高而提高，凈反應速率出現(xiàn)一極大值；（②分）

3）而溫度的進一步提高將導致正逆反應速率相等而達到化學平衡。（

2.(5)簡述尋求停留時間分布的試驗方法及其分類？

通過物理示蹤法來測反應器物料的停留時間的分布曲線。（①分）所謂物理示蹤是指采用一種易檢測的無化學反應活性的物質(zhì)按一定的輸入方式參與穩(wěn)定的滾動系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時間分布。（②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、周期示蹤法和隨機輸入法。（②分

1、反應進度21、方差2、轉(zhuǎn)化率22、溝流3、關鍵組分23、短路4、單程轉(zhuǎn)化率與全程轉(zhuǎn)化率24、循環(huán)流5、收率25、活塞流6、選擇性26、全混流7、平行反應27、自催化反應8、并列反應28、參數(shù)靈敏性9、裝料系數(shù)29、熱穩(wěn)定性10、空間時間30、飛溫與熄火

11、空間速度12、返混

13、壽命分布14、年齡分布15、停留時間16、反應時間17、無因次停留時間18、脈沖法19、階躍法20、數(shù)學期望

反應工程判斷題

1、定態(tài)操作的活塞流反應器，反應物系的濃度隨時間而變（）2、定態(tài)操作的活塞流反應器，反應物系的濃度隨軸向距離而變（）3、定態(tài)操作的活塞流反應器，反應物系的濃度既隨軸向距離而變，又隨時間而變（）4、間歇釜式反應器內(nèi)反應物系的濃度隨時間而變（）5、間歇釜式反應器內(nèi)反應物系的濃度隨位置而變（）6、多孔催化劑的比表面與孔道的大小有關，孔道越細，則比表面積越大（）7、多孔催化劑的比表面與孔道的大小有關，孔道越細，則比表面積越?。ǎ?、顆粒密度、真密度與堆密度之間，以堆密度為最小，真密度為最大（）9、顆粒密度、真密度與堆密度之間，以堆密度為最大，真密度為最?。ǎ?0、固定床層直徑與顆粒直徑之比越大，床層空隙率的分布越均勻（）11、固定床層直徑與顆粒直徑之比越小，床層空隙率的分布越均勻（）12、同一催化劑，所用的反應溫度越高，消除外擴散影響所需的流體質(zhì)量速度越大（）13、同一催化劑，所用的反應溫度越高，消除外擴散影響所需的流體質(zhì)量速度越?。ǎ?4、對同一反應，所用的催化劑活性越好，消除外擴散影響所需的流體質(zhì)量速度也越大

（）15、對同一反應，所用的催化劑活性越好，消除外擴散影響所需的流體質(zhì)量速度就越小（）16、據(jù)統(tǒng)計工業(yè)化學反應約有80％左右屬于催化反應（）17、對于非零級簡單反應，若反應級數(shù)高，同時要求較高的轉(zhuǎn)化率時，宜選用PFR或者CSTR反應器（）18、對于競爭反應，當主副反應的反應級數(shù)相等時，改變初始濃度對選擇性無影響（）

19、管式反應器內(nèi)物料的滾動是理想活塞流（）20、平行反應中，當兩反應的反應級數(shù)相對等時，內(nèi)擴散對反應選擇性無影響（）21、平行反應中，主反應的反應級數(shù)大于副反應時，內(nèi)擴散使反應選擇性降低（）22、平行反應中，主反應的反應級數(shù)大于副反應時，內(nèi)擴散使反應選擇性升高（）23、平行反應中，主反應的反應級數(shù)小于副反應時，內(nèi)擴散會使反應選擇性增加（）24、平行反應中，主反應的反應級數(shù)小于副反應時，內(nèi)擴散會使反應選擇性降低（）25、在反應工程研究中，方差可以用來度量隨機變量與其均值的偏離程度26、氣固催化反應必然伴隨有熱效應（）27、平行反應中，若主反應的反應級數(shù)大于副反應時，則增加反應物的濃度有利于反應選擇性的提高…（）28、在連串反應中，若主反應的活化能大于副反應的活化能，則降低溫度有利于目標產(chǎn)物選擇性的提高（）29、PFR反應器中，反應物料具有一致的停留時間，反應器中不存在任何返混…………（）30、在CSTR反應器中，所有物料粒子具有一致的年齡，但壽命不同…（）31、PFR反應器中，反應物料具有一致的停留時間，反應器中不存在任何返混………（）32、在CSTR反應器中，所有物料粒子具有一致的年齡，但壽命不同…（）33、對于非零級簡單反應，若反應級數(shù)高，同時要求較高的轉(zhuǎn)化率時，宜選用PFR或者CSTR反應器………………（）34、對于CSTR，反應器的熱穩(wěn)定性條件比熱平衡條件更簡單達到…（）35、在反應工程研究中，方差可以用來度量隨機變量與其均值的偏離程度………（）

停留時間分布密度函數(shù)E（t）的含義？

答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定滾動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內(nèi)的流體，在反應器出口流體的質(zhì)點中，在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點所占的分率為E（t）dt（②分）。??0E(t)dt?1.0。

61.停留時間分布函數(shù)F（t）的含義？

答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定滾動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內(nèi)的流體，在出口流體中停留時間小于t的物料所占的分率為F（t）。

F(t)??E(t)dt0t。

簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關系？答：空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。反應時間是反應物料進入反應器后從實際發(fā)

生反應的時刻起到反應達某一程度所需的反應時間。停留時間是指反應物進入反應器的時刻算起到離開反應器內(nèi)共停留了多少時間。由于平推流反應器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有一致的停留時間且等于反應時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。

簡述理想反應器的種類？答：尋常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（活塞流或擠出流）反應器。所謂完全混合流反應器是指器內(nèi)的反應流體瞬間達到完全混合，器內(nèi)物料與反應器出口物料具有一致的溫度和濃度。所謂平推流反應器是指器內(nèi)反應物料以一致的流速和一致的方向進行移動，不存在不同停留時間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有一致的停留時間。

62.簡述描述停留時間分布函數(shù)的特征值？

答：用兩個最重要的特征值來描述——平均停留時間t和方差?t。

2t??tE(t)dt01）t定義式為：，平均停留時間t是E（t）曲線的分布中心，是E（t）

曲線對于坐標原點的一次矩，又稱E（t）的數(shù)學期望。

2?t2）是表示停留時間分布的分散程度的量，在數(shù)學上它是指對于平均停留時間的

?二次矩

?t2??t2E(t)dt?t20?。

簡述建立非理想滾動的滾動模型的步驟？答：1）通過冷態(tài)模型試驗測定試驗裝置的停留時間分布；2）根據(jù)所得的有關E（t）或F（t）的結(jié)果通過合理的簡化提出可能的滾動模型，并根據(jù)停留時間分布的試驗數(shù)據(jù)來確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)；3）結(jié)合反應動力學數(shù)據(jù)通過模擬計算來預計反應結(jié)果；4）通過一定規(guī)模的熱模試驗來驗證模型的確鑿性。

（1）簡述活塞流模型和全混流模型的基本特征。

PFR:滾動如活塞，各參數(shù)軸向有變化，徑向無變化，返混為0CSTR：瞬間完全混合，參數(shù)無變化，返混為最大

4.(10)應用脈沖示蹤法測定一容積為12l的反應裝置，進入此反應器的流體流速

v0?0.8l/mint（min）0C（0Ag/l）

，在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A，并同時測其出口物料中A的濃53

105

155

204

252

301

350

度CA隨時間的變化，實測數(shù)據(jù)如下：

22??t?試根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定E（t）曲線的方差和。

4.(10)解：首先對試驗數(shù)據(jù)進行一致性檢驗，此時應滿足：

??0CAdt?M80?C0??100v00.8①分

?2t?05CAdt?[0?2(5?4?1)?4(3?5?2?0)]?1003①分

?∴試驗數(shù)據(jù)的一致性檢驗是滿足的。∵

???t2E(t)dt?t20②分

t?其中

V12??15(min)v00.8①分

50.03

0.75

100.055

150.0511.25

200.0416

250.0212.5

300.019

3500

由數(shù)據(jù)計算得如下表：②分t（min）

0

E（t）=CA/C002

tE（t）0

??05t2E(t)dt?[0?2(5?16?9)?4(0.75?11.25?12.5?0)]?2633①分

2??263?(15)2?38t∴①分

???

2?t2t2?38?0.169152①分

（4）某全混流反應器體積為100L，物料流率為10L/s。

（a）試分別求出在反應器中逗留時間為9~11s、小于10s、大于10s的物料

在總進料中所占的比例。

（b）用脈沖法注入示蹤劑，其出口濃度用C(t)表示，假設C(0)為已知，試寫出C(t)這個函數(shù)的表達式。并指出

??0C(t)dt的值

tm?10s(1)F(11)?F(9)?(1?e?11/10)?(1?e?9/10)?0.40657?0.33287?0.074F(10)?1?e?1?0.6321?F(10)?0.368(2)E(t)?C(t)1?t/tmetm

??E(t)?0?C(t)dt1C(t)dt?e?t/tmtm?0C(t)??0t?0,C(t)?C(0)?C(0)??C(t)??

?0?1C(t)dt???C(t)dt?C(0)tm0tm1?t/tmC(t)dt?e?C(0)e?t/10tm

丁烯制丁二烯C4H8C4H6＋H2，已知反應的步驟為

(A)C4H8?()?(C4H8)(B)(C4H8)?(C4H6)?H2(C)(C4H6)?C4H6?()請分別導出（A）（B）（C）為控制步驟的均勻吸附動力學方程。（1）記A=C4H8B=C4H6C=H2

(A)(1)rA＝raA?rdA＝kaApA?0?kdA?A

bAp?1A(2)?0＝,?＝A?1＋bAp?＋bp1＋bp＋bBpBBBAAA