化学反应工程试卷2

《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BACACCKr，如用浓度表示的速率常数为CK，用压力表示的速率常数PK，则CK=)()(RTPK。3、平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E＞副E，选择性Sp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_0.1um_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optT和平衡温度eqT，二者的关系为___1212lnEEEERTTTTopteqopteq___________。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mfU通过，而其余部分mfUU0则全部以气泡的形式通过。二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题2分，共30分）1、气相反应CO+3H2CH4+H2O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=__A_。A.-2B.-1C.1D.22、一级连串反应ASK1K2P在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度max,PC___A____。A.122)(210KKKAKKCB.22/1120]1)/[(KKCAC.122)(120KKKAKKCD.22/1210]1)/[(KKCA3、串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性PS=__C_。A.AAPPnnnn00B.00APPnnnC.00SSPPnnnnD.00RRPPnnnn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.＜0B.=0C.≥0D.＞05、对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P随AC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A2R，30/30.2mkmolCA，出口转化率7.0Ax，每批操作时间htt06.20，装置的生产能力为50000kg产物R/天，RM=60，则反应器的体积V为_C_3m。A.19.6B.20.2C.22.2D.23.48、在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，slmolCrAA/01.0，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间t=____B___秒。A.400B.460C.500D.5609、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_____D__。A.1212)/ln(KKKKB.1221)/ln(KKKKC.2112)/ln(KKKKD.211KK10、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___。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11、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。A.1B.2C.3D.412、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_。A.＜0B.=0C.≥0D.＞013、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0B.=1C.＞1D.＜114、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__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15、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___C____装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜三、简答题(每小题5分,共30分)1、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？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）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。（①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、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？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0AC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)(AACCtF。（②分）3、简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。4、对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。5、简述气-液反应的宏观过程：A（g）+bB（l）→产物（l）？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）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；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；4）气相产物向气相主体扩散。6、简述固定床反应器的优缺点？1）催化剂在床层内不易磨损；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；3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。四、计算题(每题10分,共20分)1.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：2432COCHCOOHCHk已知在916℃时121174.3,65.4sksk，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）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0AC，则)(01yxCkdtdxA①分)(02yxCkdtdyA①分相加得))(()(021yxCkkdtyxdA①分将其积分dtkkyxCyxdA)()()(210tkkyxCCAA)()(ln2100②分1）当转化率为99%时099.0ACyx①分st549.099.011ln74.365.41①分2）瞬时选择性为dydxSP①分积分得74.365.421kkyx②分%4.55yxS①分2.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10m3的釜式反应器中进行，若最终转化率为95.0Ax，设该反应的处理量为1.82m3/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？解：由于两等体积釜串联，则21①分NiANAkCC)1(0,②分∴202)1(AAiCCk①分而95.0102020AAAAAACCCCCx②分即hkii006.120)1(2①分由30083.182.1006.1mvVvViiii②分反应器的总容积为366.32mVVi①分