反应工程练习题

1、1. “三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是o (A)A.能量传递B.质量传递C.热量传递D.动量传递2. 化学反应CO + 3H,oCH + H2,其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质 o (A)A. COB. H2C. CH4D. H,O3. 气相反应2A + E-3P + S进料时无惰性气体，A与B以3：2摩尔比进料，则膨胀因子6=。(D)A. 1B. 1/3C. 2/3D. 1/24. 化学反应速率式为=如用浓度表示的速率常数为瓦.，用压力表示的速率常数为Kp,则Kp=KCo (D)A. (RT严b.c. (RD”D.5. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应o (C)A

2、.提高压力B.降低压力C.提高温度D.降低温度6. 在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的反应器是o (D)A.间歇式反应器 B.全混流反应器C.搅拌釜式反应器D.平推流管式反应器7. 全混流反应器的E (t)曲线的方差听=。(C)A. 0B.O1C. 1D. 1&对于反应级数nvO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. 某催化剂，其真密度为3.60g/cm3,颗粒密度为1.65g/cm3,比表面积为100m2/go 该催化剂的孔隙率=0.542 cA. 0.245B. 0.542C.

3、 0.452D. 0.25410. 对于气一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。(C)A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜1. 化学反应器主要三种操作方式分别为：、。2. 恒容条件下，反应A十2B=R,原料气组成为Cao=Cbo= 1 OOkmoI/ni3，计算当Cb =20 kmol/m3时，反应转化率Xa= 0.4 ；恒压条件下，反应A十2B=R,原料气组 成为Cao=Cbo= 1 OOkmoI/m3 ,计算当Cb =20 kmol/m3时，反应转化率XA=o3. 某反应在5OOK时的反应速率常数k是400K时的10彳倍，则600K时的反应速率 常数k时

4、是400K时的 IO：倍。k k?4. 一级不可逆连串反应APQ,使P的收率最大的反应时间pt为0 335. 液相平行反应：A + BtP,。二“ kmol/mA + BtQ, rQ = CC kmol/m .min目的产物为p。则瞬时选择性Sp=1 + ca 05cb :若 CAo= Cbo= 10 kmol/n?, CAf= CBf=l kinoVm3,则选用活塞流反 应器时总选择率Sp总=0.326,选用连续釜式反应器时总选择率Sp总=0.5。6. 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Cao,转化率为Xa, 当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为CaoIxaF

5、,转化率为 l-(l-%A)n Q7. 平推流反应器的返混为 _；全混流反应器的返混为8。8. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为 全混流多级串联全混流平推流；9. 无因次方差刃与方差b；的关系为= 尸。10. 固体颗粒中气体扩散方式主要有分子扩散 和努森扩散。1按机构原理的特点简述最基本的三类反应器及其特点，使用的反应体系，可采用 的操作方式？2. 简述工业反应器的主要操作方式及其特点？Up一一 一-4. 己知反应 ,己知AH 0, k = Aexp( - F/RT), k = Aexp( - F/RT)反应速率f( 4)9,；

6、 请论述对于转化率Xa，如何选择操作温度？答：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；这是由于可逆放热反应，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；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. 基于气体在固体表面，请简述的物理吸附和化学吸附；物理吸附和化学吸附的特 点；理想吸附模型的基本假设？1. 原料以的流量连续通入反应体积为20n?的全混流反应器，进行液相 反应：AtRrA =kiCA2R D心=1(；Ca,Cr为组分A及R的浓度。m为组分A的转化速率，m为D的生成速率。原料中A 的浓度等于 0.

7、lkmol/m3,反应温度下,kO.lmin1, ka=l.25m3/kmol.min,试计算 反应器出口处A的转化率及R的收率。解：V 2.0“r =40 nun2o o5r_ cAQxA _ XAk.Cl-XJ 0.1(1-X J所以:=0.80,q =CZl XJ = 002k32r =7 = 40g-2g即为：lOOC+Q-0.08 = 0Cr =0.02372如皿/Jo畔52. 用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时 间的关系如下：试求：（1）该反应器的停留时间分布函数F（ 0 ）及分布密度函数E（ 0 ）。（2）数学期望$及方差。（3）若用多釜串联模

8、型来模拟该反应器，则釜的个数N；（4）若在此多釜串联反应器内进行一级不可逆反应，反应速率常数Elmir?,且 无副反应，试求反应器岀口转化率。解:(1)由图可知 Co=C()=1.0,而 F(O)=F(t)=C(t)/ C(oc),所以:F(0) = F(f) = “-22/3,如下图所示：0.80.81.2平均停留时间：87 =出（/曲=”尸（）=JoF（r）+ 2tZFa）= 25minf y22t3/ a3E(0) = tE (O = S2.500yO80.81.2&a12(2) 由于是闭式系统，故= j所以0 = 1 由式(5. 23)可得方差:击=必舶 02= J；： 2.50-dO

9、 -1 = 0.01333(3) 模型参数 N 为： = 1/ = 1/0.01333 = 75(4) 用多釜串联模型来模拟，前已求得N二75,应用式(3. 50)即可计算转化率:X, = 1 -1/(1 + k )N = 1-1/(1 + 兰空尸=0.9145 N753工业生产中的含酚废液及废气可用催化法将酚烧成二氧化碳和水，使其符合排放 标准。现拟设计一固定床绝热反应器在0.1013MPa下燃烧含酚气体中的苯酚。标准 状态下含酚气体处理量为1200n?/h,苯酚摩尔分数为0.0008,于473K F进入反应器, 要求燃烧后气体中苯酚摩尔分数为0.0001 o釆用直径为8mm以氧化铝为载体的

10、氧化 铜球形催化剂，在该催化剂上苯酚燃烧反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温 6(5000. 1度的关系为：加3小旳卜)，聞。计算催化剂的用量？数据:催化剂的比表而=140nr/g,颗粒密度=0.9g/cm3,孔容=0.42cm2/g,曲节因子 =3 ,床层孔隙率=0.38 o反应气体定压摩尔比热容为30J/(mol.K),反应热 H =-2990kl/molo4.液相平行反应：A + B T P，g = CACg3h/iof Im3.min(i(A + B)t Q,q = C：C 护 kmol/m.min式中为化学计量系数。目的产物为P。(1)写出瞬时选择性计算式。(2)若二试求下列情况下

11、的总选择性：(a) 活塞流反应器 Cao = C30 = 10 kmo 1 /m3, Cas Cb* = 1 kmo 1 /m3；(b) 连续釜式反应器，浓度条件同(a)；(c) 活塞流反应器，反应物A和B的加入方式如下图所示：反应物A从反应器的一端连续地加入，而B则从不同位置处分别连续加入，使 得器内处处B的浓度均等于lkmol/ml反应器进岀口处A的浓度分别为19和lkmol/m3o/X / / /p p解：(1)设A为关键组分，目的产物P的瞬时选择性为: s =_P(7)gFW 1 + oCg(2)若a = l,求下列情况下的总选择性。s 二(a)活塞流反应器，因为CA0=C30,其化学

12、计量系数相同，所以CfC”则有卩1 +磚, 因此AZ詁冷(b)连续釜式反应器Sop = Spj = TTc = 2=Q,5S -(c)PFR,且B侧线分段进料，器内B的浓度均等于lkmol/m3,则C产 Sop = - 仏=0.732p 19-1J* 1 + C 严6. 在等温活塞流反应器中进行一级不可逆反应，正逆反应的反应速率常数和 *与温度的关系如下：斤=2仙唧(一攀)4 3.5X10匕p(-攀)要求最终转化率为90%,试问在什么温度下操作所需的反应体积最小？解：由(2.31)式：E-E = -AHrV可知，当E = 5000R,E = 9000R时，即万，所以AHyO,故可判定此反 应为可逆放热反应