18秋西南大学0751化学反应工程习题答案

1、1、平推流反应器中，。反应器中任一横截面上各质点浓度或转化率不同浓度或转化率沿轴向不变C 浓度或转化率沿轴向变化 一反应器中沿轴向反应速度不变UAc k =1 . S rtH U、.乙n 粢2、反应A + B 一, GB知,则反应级数n=c 12 23、对于一非恒容均相化学反应的化学反应速率yP,提高收率A，e/_-，一 4、如果平行反应网均为一级不可逆反应，若降低浓度提高温度C提高浓度降低温度/P浓度最大时的反应5、一级连串反应 A 一 P 一治平推流管式反应器中进行，使目的产物 时间加。A的化学反应速率4A UgB6、对于一非恒容均相化学反应片,反应组分7、管式反应器的特点是返混小，所需反

2、应器容积较小，比传热面积大，但对慢速反应，管要很长，压降大 温度、浓度容易控制，产品质量可调C 结构简单，返混程度与高径比及搅拌有关，轴向温差大流体与固体（催化剂）颗粒呈逆流流动n=8、反应，已知，则反应级数。If. 2 必3 31 0一19、下列哪些现象不属于非理想流动现象？活塞流夕循环流沟流短路10、下面几种操作过程中，不能按恒容过程处理。总摩尔数不发生变化的等温气相反应均相的液相反应c间歇操作的液相反应或气相反应体系中有少量惰性气体的等温气相反应夕11、如果平行反应均为一级不可逆反应，若择性X应提高浓度提高温度q降低温度，降低浓度12、在理想全混流反应器中，物料C 浓度相同，温度不同浓度

3、不同，温度也不同浓度不同，温度相同c浓度相同，温度也相同 6 13、如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数（ 随时间变化，也随位置变化不随时间变化，可能随位置变化Uc不随时间变化，也不随位置变化c随时间变化，但不随位置变化 14、测量气一固相催化反应速率，在确定有无外扩散影响时是在没有改变 的条件下 进行实验的。c催化剂装置进料流量催化剂装量15、卜列属于理想吸附等温方程的是BET型Freundlich 型Temkin 型Langmuir 型16、反应N2 + 3H,已知k=0.8 L/(s mol),则反应级数n=。17、气相反应由川出2*也进料时无惰性气体,叫与应以2

4、 ： 3摩尔比进料,则膨胀因子C. -1C 1-2/32/318、如果平行反应福”均为-级不可逆反应,若E* 吗，提高收率卜?应。提高浓度提高温度，降低温度降低浓度19、对于反应型一 悭-力则,S-。内r 7b520、三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指 。D D.反应工程；化学反应；反应热力学反应动力学守21、对于 的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。间歇式反应器全混流反应器搅拌釜式反应器q平推流管式反应器作22、对于可逆放热反应，为提高反应速率应 。提高压力降低压力q提高温度，23、反应级数n=时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。0 005 0.

5、51夕24、如果平行反应均为一级不可逆反应，若主副，提高选择性 S p应。提高浓度C提高温度，降低浓度降低温度25、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调增大，则最适合的反应器为Oc平推流反应器 ,C全混流反应器多釜串联全混流反应器全混流串接平推流反应器付于反应aA+bBA则心=126、.27、下列属于均相反应的是 催化重整催化裂解H HCl与NaOH的中和 U水泥制造28、气相反应一1s进料时无惰性气体，M与鼻以1 : 3摩尔比进料,则膨胀因子2/31-1匚 1-2/329、不论可逆反应还是不可逆反应，反应速率总是随转化率的升高而。不变升高降低一c不清楚30、下列流动模型为理想流

6、动模型的是。轴向扩散模型q离析流模型活塞流模型火r多釜串联模型31、三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是 。热量传递C能量传递，C动量传递质量传递32、一级连串反应 A 一 P 一在间歇式反应器中进行， 使目的产物P浓度最大时的反应时间3。33、气相反应进料时无惰性气体，与以 1 ： 2摩尔比进料,则膨胀因子$=。-1/2 /-1r li01/2一一NaCH+H3 -曲0十处0一k = （画足5）34、反应，已知，则反应级数n=o35、当反应级数n 时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率=0=1判断题36、固体催化剂的组成包括活性组份、助催化剂和载体。A.B. X37、温度对放

7、热反应和吸热反应正反应速度常数的影响相同，而对平衡常数的影响相反。B. X38、般情况下均相反应器的设计可采用本征动力学。A*B. X39、反应过程的本征动力学就是宏观动力学。B.必40、气固相催化反应本征动力学的基础是物理吸附。B.必41、只有一种相态的反应才是均相反应。42、在绝热式换热中，如果反应的热效应相当大，导致出口处催化剂超温或反应物系的出口组成受平衡组成的影响很大，可采用多段绝热式。A.UB. X43、流体的混合程度和混合的早晚对一级反应的反应结果无影响。A A.必B. X44、由于吸附表面有理想表面与非理想的表面两类不同假定，吸附等温线的方程形式亦因此而异，所以导得的动力学方程

8、式也不相同。A A. MB B. X主观题的45、采用脉冲示踪法测得的浓度与E的关系式。参考答案：46、为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性， 在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为 。参考答案：轴向分散模型一乙二依krnolJ (m3 - h)47、反应速率的单位为，速率常数k的因次为。参考答案：/ /(jkmol h)48、全混流反应器其 E (t)曲线的方差 参考答案：49、偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动, 参考答案：01E (0)曲线的方差50、固定床中颗

9、粒的体积当量直径定义为具有相同体积51、阶跃示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到曲线。的球粒子直径，表达式参考答案F(t)52、主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应，宜采用温操作。参考答案 高53、一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度54、对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越参考答案N2+3HENH3的膨胀因子大55、非等分子反应参考答案：23国处APA S56、一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物 P的收率,参考答案：降低“ 示N3H2=2NH0（一大）（加）工抽57、反应中=，=参考答案：1/3、1/258、描述固定床反应器的数学模型，考虑了粒

10、子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为O参考答案：非均相模型59、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称。参考答案：数学模型60、气固相催化串联反应，内扩散的存在会使中间产物的选择性。参考答案：下降61、反应活化能E越，反应速率对温度越敏感。参考答案：大一七二立二 mH62、反应速率的单位为，速率常数k的因次为。参考答案：& IJ，一A FA 与，、，,，一63、一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物 P的最大浓度“2。（）参考答案：Ir 3 Mil一、瓦&) 一64、采用阶跃示踪法测得的浓度与F的关系式为。参考答案：F三“打

11、仁065、固体颗粒中气体扩散方式主要有和。参考答案：分子扩散、努森扩散66、轴向分散模型中，Pe准数越，返混越大。参考答案：小67、脉冲示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到曲线。参考答案：E(t)八六 口廿H L A、工bi68、全混流反应器其 E ( 0)曲线的方差 。参考答案：169、化学反应的总级数为 n,如用浓度表示的速率常数为 K：,用气体摩尔分率表示的速率, ，心及常数 J，则 =3。参考答案：(RT70、要提高串联反应中间产物 P收率，优先选择 反应器。参考答案：平推流71、在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数Pe=。参考答案：uL/Ez72、在建立数学模型时，根据基

12、础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为 。参考答案：累积量=输入量-输出量73、化学反应工程中的 三传一反”中的三传是指、。参考答案：传质；传热；动量传递74、在气固相催化反应中测定本征动力学可以通过提高气体流速消除、通过减小催化剂颗粒粒度消除。参考答案：外扩散、内扩散75、平推流管式反应器其 E (t)曲线的方差： 。参考答案： 076、相同转化率下，可逆放热反应的平衡温度最优温度。参考答案： 局于77、气固相催化平行反应，内扩散的存在会使高级数反应产物的选择性。参考答案：下降78、为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器？参考答案：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反

13、应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的 直接积分，与反应器大小和投料量无关。79、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？参考答案：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。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。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。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。80、何谓基元反应？基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么？何谓非基元反应？非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是

14、什么？参考答案：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指 1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。81、简述流化床反应器的优点？参考答案：流化床反应器的主要优点为：1）传热效能高，而且床内温度易维持均匀；2）大量固体粒子可方便的往来输送，对于催化剂迅速失活而需随时再生的过程来说，能 够实

15、现大规模的连续生产。3）由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。82、简述固定床反应器的优缺点？参考答案：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。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。83、简述Langmuir等温吸附方程的基本特点?参考答案：Langmuir等温吸附方程具有以下基本特点：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被 吸附的程度如何无关；2）

16、单分子层吸附；3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。85、计算物料的流量。解:Ca 02.8CB021.61.4kmol0.8kmolCB0.810.75 0.2kmol m 30.80.75 0.6kmol m 31.40.60.8kmol m 30.80.2 3 0.6 0.6 0.04kmol m 3min 1CB0cB0.8 0.2 15min0.04v 000.48m3hr 115每一股是总物料量的一半:VaVb0.48310.24m hr286、计算转化率液相一级不可逆分解反应 A - B+C于常温下在一个2m3全混流反应器（C

17、STR, MFR,连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol m-3,体积流量为1m3hr-1,出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操 作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢 复时反应器内物料的转化率为多少？解：首先求反应速率常数 TOC o 1-5 h z VCao Ca21 0.2,-A0A- k2hVo310.2k全混流反应器切断进出料即为间歇反应器豆 e . e2 0.5cA 0.0736kmol mCao0.2XaCA0cA1 0.0736 0.9264CA087、求停留时间分布规律有一有效容积VR=1m3,送入液体

18、的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为:t/min01020304050607080c/kg m-3036543210求其停留时间分布规律，即F(t), E(t), t,2解：示踪法求停留时间分布规律t/minc/kg m-3EcF(t)E(t)tct2c000000010330.1250.01253030020690.37500.02501202400305140.58330.02081504500404180.750.01671606400503210.8750.01251507500602230.95830.00831207200701

19、241.00.0042704900800241.0000E248033200tc 800c 2433.33min332002233.33272.2min2488、催化剂的效率因子常压下正丁烷在锲铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在 500c时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcaf1,若采用直径为0.32cm的球形催 化剂，其平均孔径d0=1.1X 10-8m,孔容为0.35cm3g-1,空隙率为0.36,曲折因子 等于2.0。试计算催化剂的效率因子。解:0.36PkVDkVg0.351.029g cmk P 0.94 1.029 0.9673s4850 d0485

20、0 1.1 10 6773.15,580.01948cm2s 1DeDk p0.01948 0.36 210.003506cm sS0.16 . 0.96733 . 0.00350613 0.8859 e0.8859 e3 0.88593 0.8859 e-3 0.8859 e0.885913 0.8859114.2634 0.070110.8859 14.2634 0.07012.65770.705289、计算转化率和反应器体积反应 A+B - R+S,已知 VR=0.001m3,物料进料速率V0=0.5X 10-3m3min-1 ,cA0=cB0=5mol m3,动力学方程式为-rA=kcAcB,其中 k=100m3kmol-1min-1。求：(1) 反