反应工程复习题库

1、化环 100607100607 反应工程复习大纲2 .化学反应过程按操作方法分为间歇操作、连续操作、半间歇操作P3 .aA+bBpPpP+sS对于反应，则、=同（f）。4化学反应速率式为-A=KCCACB）用浓度表示的速率常数为KC,假定符合理想气体状态方程，如用压力表（，）示的速率常数KP,则KC=（RT）KP。5在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，该步骤的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于拟平衡态一一P（主）A6如果平行反应S（副）均为一级不可逆反应，若E主E副提高选择性应提高温度.KiK27一级连串反应AAPAS在平推流反应器

2、中，为提高目的产物P的收率，应降低k2/ki。8气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠范德华力结合的，而化学吸附是靠化学键力结合的。物理吸附的吸附热要小于化学吸附热，物理吸附是多分子层吸附，而化学吸附是单分子层吸附uL,（）Pe很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料的流动形态接近平推流或活塞流11.在轴扩散模型中，彼克莱准数愈大轴向返混程度就愈小12对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为分子扩散（容积扩散）13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。L附

3、-14气一固相催化反应的西勒模数=_，它是表征内扩散影响的重要参数，其中L定义为催化剂颗粒的特征长度。15.工业催化剂的三个要求是：活性好、选择性高、寿命长。16具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。17全混流反应器的空时。是反应器的反应体积与进料流体的体积流量之比。18对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、空时一致。19.对于循环操作的平推流反应器，当循环比3-0时为平推流反应器，而当3一 8 时则相当于_全1.化学反应速率可以表为迫出前提是反应体积恒定10.在轴扩散模型中，彼克莱准数Pe混流反应器。20对于反应级

4、数n0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。(比较CSTM口PFR所需要的体积，通过作图很直观，一个的空时是曲线下面的面积，一个是矩形的面积)21平推流管式反应器t=f时，f(t)=_oo。平推流管式反应器t#f时，f(t)=0。平推流管式反应器t至t时，F(t)=1。平推流管式反应器tvt时，F(t)=0。平推流管式反应器其f(。)曲线的方差仃2=0。_2平推流管式反应器其f(t)曲线的方差0rt=_0。t口口”干全混流反应器t=0时f(t)=t。全混流反应器其f(。)曲线的方差仃2=_1。_22全混流反应器其f(t)曲线的方差at=t。PFR的f(t)和F(t)1tT0tdTd

5、T称为多态，处于高温下的操作点称为高态，处于低温的则称为低态36.绝热式固定床反应器对绝热的理解为:与外界无热交换和反应放热完全由反应物系自身吸收,对绝热式固定床反应器，当体系绝热温升或物料进口温度或穿过催化剂床层气体线速度37.反应器热交换中，要求采用传热面积或温差进行换热，有利于反应器的热稳定。（大、小）化剂颗粒,对应颗粒着火时的温度，称为催化剂颗粒的临界着火温度。（着火、气相主体）（注可达到kCb40.非理想流动不一定是由二.选择题返混造成的，返混造成了和反应物浓度的降低。（停留时间分布）1化学反应CO+3H2uCH4*H2O,其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质。（A）A.COB.H

6、2C.CH4D.H2O（计量系数的定义，正负号,注意，反应物的化学计量系数为负，而生成物为正）2对于反应aA+bBApP+sS,则P=（一A）。（A）（加绝对值）PA.|a|B.C.D.|a|P3气相反应4A+B3R+S进料时无惰性气体，A与B以3：1的摩尔比进料，则膨胀因子加二（膨胀因子的定义，注意，膨胀因子表示一摩尔该物质完全转化，引起系统体积的变化）（能够从单位上反推反应级数）t+t0=2.06h,装置的生产能力为50000kg产物R/天，MR=60,则反应器的反应体积V为A.19.6B.20.2C.22.2D.23.4（能进行间歇反应器体积的计算，间歇反应器的反应体积决定于一批物料的体

7、积）10对于反应级数nC6H6CH4在反应条件下该反应的速率方程为：r=1.5CTC；5mol/(L.s)式中CT,CH分别为甲苯和氢的浓度(mol/L),原料处理量为2kmol/h,其中甲苯与氢的摩尔比等于若反应器的直径为50mm,试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程。原料甲苯与氢的摩尔比等于，即则有：CT=CH-CT0(1-XT)式中下标T和H分别代表甲苯和氢，其中：万药口 0.5xl.013xl0;克心,.工C 丁=-=5.6SxlOIonol!九RT8.314xl0axl073Fa=0。=2/2=1km&Vh(O.278xlO-Jk

8、mol/s)所以，所需反应器体积为:=0.278父10r0.95dX3T151.5(5.6810)(1XT)第二步: 处理一批物料所需要的时间t总工+t辅=1.31+0.75=2.06h50000第三步: 计算单位时间需处理物料的体积V.-24x60 x(2x2.30 x0.7)=10.78m/ft第四步: 计算一批物料的体积，即为反应体积:V=V0Xt总=10.78X2.06=22.2m3第五步: 计算反应器体积：V反应器=V/W=22.2/0.8=27.75m3第二类:已知反应动力学方程，给定物料的进口摩尔流量，进口浓度，求达到某一出口转化率时，所需要的PFR或CSTR的反应体积该类题型为

9、基本题型，均为动力学方程与物料衡算方程结合求解反应体积。要注意的是PFR的物料衡算方程为一微分方程，求解过程中需要进行积分，并且要注意当进行气相反应时，是否为变容反应，要注意变容反1。CT0-CH0Vr=Q0CT0XTdXT01.5CTCH.5-QCXTdXT0T001.5C；5(1-095).=0.4329(10.95)=3.0061.5-13.0062所以，反应器的长度为：0.053.14/4第三类：给定某一采用脉冲或阶跃进行RTD试验数据，要求求解平均停留时间和方差。注意采用的是脉冲还是阶跃法进行试验，若采用脉冲法，首先求分布密度函数，若采用阶跃法，首先求分布函数。并能将RTD试验得到的

10、平均停留时间和方差的数据，应用到非理想模型中，对一级反应，采用不同模型进行解析求解。标准题型为：6-7(k=7.5X10-3s-1),6-9,6-11(t/min),其中难度较大为6-9和6-11,因为其给出的RTD试验间隔时间并不全相等，所以需要采用分段进行计算，而不可上下简单消除时间差！对于离散型数据的处理，对辛普森公式应用不熟练的同学，考试过程中尽量避免使用，而采用其它处理方法)RTD数据：脉冲法注入t(s)01202403604806007208409601080=1531.7C(g/m3)06.512.512.510.05.02.51.000在此反应器中进行一级不可逆反应。求平均停留

11、时间和方差。反应温度下k=2.84X10-3s-1,试用不同的非理想流动反应器模型，分别计算其出口转化率。并与相同体积的理想流动反应器对比。解：首先得到的是：此处可以上下消除时间间隔，是因为所有时间间隔都为120S-1二犷盘一f0CS由0 x0+120 x6.5+240 x12.5+360 x125+480 x10.5+600 x5.0+720 x2.5+840 x1.0+960 x00+6.5+12.5+125+105+5.0+25+10+0轴扩散模型:fj：22产式*)=:=917220.218一?（i 一尸厂（】一户）呻 j-W（i+尸）工L上以=1-0.38=0.62/=18.2050

12、=374.4(&=1 尸C皎Q+尸产图中-=038多釜串联模型工、1G=m11,甘 nm-=4.59b；0.218x4=1-0384=0.616离析流模型工G=f血=fq。触/（1）小y*Jy%=”）曲=1-工如,0.7U2x6.50.5058xl2.S+0.3597xl2.54-0.2558xl0.0+0.1820 x5.0+0.1294x2.50.0920 x1.0=50=0.620皿匕 T-e*=i_eC 产4,=0551CSTR*x=l=05151+七第四类：对气固催化反应本征动力学推导，能根据Langmuir-Hinshelwood模型，推导出双曲函数型动力学方程。推导过程为以下四步：假定机理，确定控制步骤；（该步为题目已经给定，已知）写出控制步骤速率方程；其它步骤写出平衡式；求速率方程（将反应速率表达为气相组分分压和温度的函数）作业中的第二章的补充习题即有一道，此处再补充一个典型题，在对第二步的处理中与作业上有不同之处：设有反应A-B+D,其反应步骤表示如下：（1）AC：=A-A-B-D（3）B；：-：二B二若（1）是速率控制步骤，试推导其动力学方程。解：先写出各步的速率式：（1）A二A二1hkaAPAV-kdAA1工：1+奴门 w）=0.3842-ksA（3）B=B,；_r3=kdBB-kaBPB-V由于（1）是速