18秋-西南大学0751化学反应工程习题答案

1、18秋-西南大学0751化学反应工程习题答案1、平推流反应器中，or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浓度或转化率沿轴向变化 u 。反应器中沿轴向反应速度不变2、反应A + B告C,已知后=则反应级数n=。1 12 20 0/33、对于一非恒容均相化学反应冰 噌，反应产物B的化学反应速率。=。r _ dqC | S dtdC, 七I曲I而与r 勺=两r vdtA4、如果平行反应力均为一级不可逆反应，若提高收率外应。降低浓度。提高温度提高浓度C降低温度夕5、一级连串反应 A - P - S在平推流管式反 应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时 间&oC 4 -

2、% y1r皿田r呵哲，) r 片-邑6、对于一非恒容均相化学反应也4 0-噌，反 应组分A的化学反应速率F。7、管式反应器的特点是。r返混小，所需反应器容积较小，比传热面积大，但对慢速反应，管要很长，压降大r温度、浓度容易控制，产品质量可调r结构简单，返混程度与高径比及搅拌有关，轴向温差大r流体与固体（催化剂）颗粒呈逆流流动8、反应犯二刈二已知,则反应级数n=oF. 23019、下列哪些现象不属于非理想流动现象？活塞流作循环流沟流短路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r均相的液相反应口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1

3、1、如果平行反应 均为一级不可逆反应，若 鼻气,提高选择性s/应 OC提高浓度提高温度r；降低温度每r降低浓度12、在理想全混流反应器中，物料浓度相同，温度不同浓度不同，温度也不同浓度不同，温度相同浓度相同，温度也相同 夕 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（）r随时间变化，也随位置变化r不随时间变化，可能随位置变化 夕 厂不随时间变化，也不随位置变化随时间变化，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。r催化剂装置厂进料流量U催化剂装量15、下列属于理想吸附等温方程的是 。BET型f Freun

4、dlich 型Temkin 型c Langmuir 型16、反应* 2附，已知 k=0.8 L/(s - mol) 则反应级数n=。312 /017、气相反应卜36 0 2加进料时无惰性气体，M与凡以2 ： 3摩尔比进料，则膨胀因子C. -1-2/32/3118、如果平行反应均为一级不可逆反应，若,提高收率应。r提高浓度。提高温度作降低温度r降低浓度19、对于反应 建-吧一A p? + SS ,贝| )-rs)Ppl TpP网20、“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r反应热力学r反应动力学,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

5、、空时是一致的。间歇式反应器全混流反应器r搅拌釜式反应器平推流管式反应器炉22、对于可逆放热反应，为提高反应速率应O提高压力r降低压力r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。00.512 24、如果平行反应均为一级不可逆反应，若 主正副，提高选择性S p应。r提高浓度r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 c平推流反应器一全混流反应器多釜串联全混流反应器r全混流串接平推流反应器对于反宜话.bBA pP+ffS,则母=(TiL aHI27、下列属于均相反应的是。r催化重整催化裂解HCl与NaOH勺

6、中和/r水泥制造28、气相反应2叫一2、5进料时无惰性气体，%与名以1 ： 3摩尔比进料，则膨胀因子2/31-1-2/329、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r降低dr不清楚30、下列流动模型为理想流动模型的是。轴向扩散模型离析流模型活塞流模型一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。c热量传递r能量传递/c动量传递质量传递32、一级连串反应A 一 P f S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O皿-扁）r - 乂1 /c KcK】4 b _4* IbOn33、气相反应.进料时无惰性气体，与以1 ：

7、2摩尔比进料，则膨胀因子一 O-1/2 /r -11r 1/234、反应Nb+ho -叩+则，已知u-), 则反应级数n=。1 1r 32勿r 035、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1 、O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O参考答案：0 76、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: 高于 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

8、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

9、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：

10、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

11、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）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：2.8CB021.6.-31.4kmol m30.8kmol mCb0.81 _.30.75 0.2kmol m3cRcS 0.8 0.75 0.6kmol mCa1.4 0.60.8kmol m 3a7 0.80.2 3 0.6 0.6 0.04kmol m 3min 1CB0cBA0.12 60 v也坐15min 0.04

12、0.48m3hr 115每一股是总物料量的一半:VaVb048 0.24m3hr1 286、计算转化率1 kmol m-3,体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（CSTR,MFR ,连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为积流量为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VCA0CA1 0.21k 2hr 1全混流反应器切断进出0.2k料即为间歇反应器Ca八 ktecA 0Ca0.22 0.5

13、ecA 0.0736kmolX CA0cACA01 0.0736 0.926487、求停留时间分布规律有一有效容积VR=1m3,送入液体的流量为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 t解：示踪法求停留时间分布规律t/minc/kg m-3 E F(t)E(t) tc-t2cc000000010330.1250.0125 3030020690.37500.0250 120 240030514 0.58330.0208

14、150 4500404180.750.0167 160 6400503210.8750.0125 150 750060223 0.95830.0083 120 7200701241.00.0042 704900800241.0000E2480 3320033.33mint24ctc 800t2ct2332002233.332 272.2min22488、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-1gcat-1,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0.35

15、cm3g-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:PVg TOC o 1-5 h z _ 1kvDk0.94 1.029 0.9673s4850 d0 T 4850 1.1 10 6 . 773.15 M.58一 _210.01948cm sDeDk p0.01948 0.36 210.003506cm sS0.16 . 0.96733 .0.003506,3 0.88591 e0.8859 e3 0.88593 0.8859 e3 0.8859 e0.885913 0.88591 14.2634 0.070110.8859 14.2634 0.07012.65

16、770.705289、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 V=0.5 X 10-3m3min-1 , CA0=CB0=5mol m3,动力学方程式为-rA=kcACB,其中 k=100m3kmol-1min-1。求： 反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大 ？(3)若全混流反应器体积 VR=0.001m3, 可达到的转化率为多少？已知 k=1m3kmol -1hr-1, CB0=3kmol m-3, ca 饱和=0.02kmol m-3,水溶液流量为 10m3hr-1。解：平推流Vr1xAfdxAV0kCA； 0 (1 Xa)21)XAf1V011 0.001 0.1 51 -0.00050.5(1)全混流Vr V。CaoCaCaoCaVrV。0.5kCACB10 3 40.005 0.0025 .r 4100 0.00252332 10 mVrV。CA0CACA0CkCACBCA0XAVr0.001m30.5kCAo 1 Xa 2 103Xa2100 0.0051 XaXaX