化学反应工程复习资料

化学反应工程复习资料一．填空理想反应器是指

、 _。全混流反应器的返混 。平推流反应器的返混为 。反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为 、 、 。平推流管式反应器

t时。；平推流管式反应器tt时。；平推流管式反应器t

t时，F（t）= 。；平推流管式反应器t＜t时，F（t）= 。2平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差2t 。

。；平推流管式反应器其E（t）曲线的方差2全混流反应器t=0时。；全混流反应器其曲线的方差 。；全混2流反应器其E（t）曲线的方差t 。催化剂“三性”是指 、 和 。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 。化学反应过程按操作方法分为 、 操作。化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 、 、 。C化学反应的总级数为 n，如用浓度表示的速率常数为 K ，用逸度表示的速率常数CK K C f。

Kf，则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，他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 。K1K2一级连串反应A P S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大K1K2、opt C 、opt P,maxK1K2一级连串反应K1K2C t CP,max 、opt 。

S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度全混流反应器的空时τ是 C

与 之比。CACA

0对应曲线为 。CCA阶跃示踪法测定停留时间分布0对应曲线为 。CAP在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数e 。在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就 。对于恒容的平推流管式反应器 、 一致。非理想流动模型包括 、 、 。某反应速率常数的单位为/(mol h)，该反应为 级反应。多釜串联模型的模型参数为 轴向扩散模型的唯一模型参数为 。完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且 应器出口物料的温度和浓度。在均相反应动力学中，用实验数据求取化学反应速度方程式的最主要的方法为和 。ARARS0.8

多级全混釜串联模型当釜数N=当N= 。C/C

0.6A00.40.20 0.2 0.4

各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性反应物浓度升有利于反应级数 的反应的选择性。0.6 0.8 1.0 29.A2B2RXA (-rA)(-rB)rR＝ 。某反应的计量方程为ARS，则其反应速率表达式 。A675030min,而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 。下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达70%时，中间产物R的化学反应工程定义总收率为 ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收率是 ，选择性是 。33.反应器的型式主要为 式、 式、 床和 床34.间歇釜式反应器有效体积不但与 有关，还与 有关。38.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠 结合的，而化学吸附是靠 结合的。气体在固体表面上的吸附中物理吸附是 分子层的，而化学吸附是 分子层的。对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除 和 的影响。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 失活，也可能于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的 失活。38.催化作用的本质是参与反应化生产时能提高 、降低，降低反应。，提高反应，因而在工业39.空时：。40.空速：。41.停留时间：。42.转化率：。43.选择性：。44.收率：。45.寿命分布：。46.年龄分布：。47.反应进度：。48膨胀因子：。49.颗粒密度：。50.床层密度：。51.真密度：。52.孔隙率：。53.比表面积：。54.孔容：。55.内扩散有效因子：。56.外扩散有效因子：。57.返混：。58.期望：。方差： 。本征动力学： 。宏观动力学： 。孔容： 。寿命因子： 。二．选择题气相反应CO+3H2→CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子δco= 。A.-2 B.-1 C.1 D.2K1一级连串反应K1

S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度 =K2CK2C 。KKCKK2 C K2KKCKC ( 1)K2K

A0 C

2)KK A021A. A0K21

[(K/K)1/21]2B.2 1B.

2 11C. A01

D. [(K1

/K)1/21]22串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性SP= _。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n A. A0

A B.

nA0 C.

n S

S0

n nR R0对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是 。在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 _。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一级不可逆液相反应A→2RCA0=2.30kmol/m3，出口转化率x=0.7每批操作时间t+0=2.06h，装置的生产能力为50000kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为_ m3。A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，-rA=0.01CAmol/l·s，当CA0=1mol/l时，求反应至CA=0.01mol/l所需时间t= 秒。A.400 B.460 C.500 D.560一级连串反应AP→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 τ 。 opt=ln(K2

/K) ln(K1

/K)2

ln(K

/K) 1KK

KK

D.2 1 2 1 1 2 1 22 1KKKK0分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t不包括下列哪一项_ 。2 1KKKK0加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时间当反应级数n _时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0 B.=1 C.＞1 D.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_ 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.检测位置不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 。提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速。14.对于反应aA+bB pP+sS，则

(r)P。AP。p p a |a|A.|a| B.a C.p D.p气相反应4A+B→3R+S进料时无惰性气体A与B以31的摩尔比进料则膨胀因子= A.1/4 B.2/3 C.–1/4 D.–2/3气相反应2A+B→3P+S进料时无惰性气体与B以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A= 。（C）A.–1 B.–1/2 C.1/2 D.1气相反应N2+3H2 2NH3进料时无惰性气体，N2与H2以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子。A.–1 B.–2/3 C.2/3 D.1A C A C化学反应速率式为r KCC如用浓度表示的速率常数为A C A C

用压力表示的速率常数为K ，P则KC= KP。PA.(RT)() B.(RT)() C.(RT)() D.(RT)

r KCCK

C，用压力表示的速率常数为CA C A KP，则KP= KCA C A A.(RT) B.(RT)() C.(RT)() D.(RT)()20.反应C4H10 2C2H4+H2，k2.0s1，则反应级数n= A.0 B.1 C.2D.3反应A+B→C，已知k0.15s1，则反应级数n= 。A.0 B.1 C.2 D.反应3A→P，已知k/ls，则反应级数n= 。A.0 B.1 C.2D.3串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P的得率XP= 。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n A. A0

A B.

nA0 C.

n S

S0

n nR R0串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性SP= 。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n A0

A B.

nA0 C.

n S

S0

n nR R0一级连串反应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。 。optln(K2

/K) ln(K1

/K)2

ln(K

/K) 1K2K1

K2K1

1 2

1 2K1K2一级连串反应K1K2。C 。P,max

KK2 1KKSKK2 1KKK K2 C

K K2 CKKC ( 1)K2K11

A0 C

2)KK A02A. A0K2

[(K/K)1/21]2B.2 1B.

2 11C. A01

[(K/K)1/21]2D. 1 2K1K2一级连串反应K1K2。C 。P,max

S在平推流管式反应器中，则目的产物P的最大浓度K K2 C

K K2 CKKC ( 1)K2K11

A0

( 2)KK A02A0K2[(K2

/K)1/21

2 11A01[(K1

/K)1/22一级连串反应A→P→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。t 。opt1 ln(KKK211KK21

/K)2

ln(K

/K)

ln(K21221

/K)11 2

KK

1 2

KK2 1KK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2 1KK。t 。2 1KK2 1KKKK1 ln(KKK21121

/K)2

ln(K222

/K)111

ln(K

/K)1 2

KK

K K

1 2t分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0不包括下列哪一项 。加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时间A A在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，r 0.01C2mol/ls，A A

1mol/l时，求反应A至C /l所需时间t= 秒。AA.8500 B.8900 C.9000 D.9900A 在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，r mol/ls，当CAA A至C /l所需时间t= 秒。AA.400 B.460 C.500 D.560

/l时，求反应在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为 。空时τ B.反应时间t C.停留时间t D.平均停留时间34.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为 。A.E（t）曲线 B.F（t）曲线 C.I（t）曲线 D.y（t）曲35.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为 。A.E（t）曲线 B.F（t）曲线 C.I（t）曲线 D.y（t）曲36.平推流流动的E（t）曲线的方差 。A.0 B.0～1 C.1 D.＞136.全混流流动的E（t）曲线的方差 。A.0 B.0～1 C.1 D.＞137“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指 。A．化学反应 B.反应工程 C.反应热力学 D.反应动力38.下列属于平行反应的是 。ABPPBRA.A+B→P B.

)AC. ) D.A+B→P=R+S)A主 副 如果平行反应 )均为一级不可逆反应，若E ＞E ，提高选择性S 应 主 副 提高浓度 B.提高温度 C.降低浓度 D.降低温度当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程 时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要素，这种扩散称为努森扩散。k Cm1/DV S ek Cm1/DV S e

RS

值的大小反映了表面反应速率与 之比。A.扩散速率 B.外扩散速率 C.内扩散速率 D.实际反应速率2四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值为( )A．1.0 B.0.25 C．0.50 D．0包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( )A．堆(积)密度 B．颗粒密度 C．真密度 D．平均密度44、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为 。A.空时τ B.反应时间t C.停留时间t D.平均停留时间45、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 _。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯46、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 。A.粒子与流体间有浓度差 B.粒子与流体间无浓度差C.床层径向有温度梯度 D.床层径向有浓度梯47、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__。A.各参数均为恒值 B.参数值不随床高而变C.参数值与气泡大小无关 D.参数值与气泡大小有某一级简单反应关键组分的转化率为95%收率为80%其目的产物的选择性为 A.76% B.80% C.95% D条件不足，无法确定在催化反应过程中，下面那一个是正确 。催化剂颗粒越小，表面积越大，反应速率越大催化剂颗粒越大，床层的压降越小，反应速率越大催化剂颗粒越小，梯尔模数越小，内扩散对催化反应速度的影响越大釜式反应过程中，搅拌速度越大，外扩撒对催化反应的影响越50.下面对催化反应外扩撒的影响正确的是 。气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越小气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越大气固相催化反应中，催化剂颗粒越小，对外扩散影响越小四、证明及计算1.在平行反应LA MN其中L为目的产物，在等温操作中证明，采用PFRcLmax=cA0（1+cA0)；采用CSTR则cLmax=cA02有如下平行反应

1 PA 2 S3 T3 PE2<E1<E0j3 TOP=E3-E2Rlnk30(E3-E1)k20(E1-E2)Pt催化剂上进行异丙苯分解反应：CHCH(CH）CH CH6 5 32 6 6 3 6以A,B及R分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：（1）A

A（2）

BR（3）B若（2）步为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。在银催化剂上进行乙烯氧化反应2C2H4+O2 2C2H4O以A，B及R分别表示C2H4，O2及C2H4O，反应步骤如下：（1）A(2)B2+2σ⇋2BσAσ+Bσ⇌Rσ+σ (表面反应)Rσ⇌R+σ若表面反应为速率控制步骤，试推导动力学方程。气固相催化反应：A+B==C，其反应机理如下：A+σAσ B+σBσ Aσ+BCσ CσLangmuir均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：（1）A吸附控制；2、C脱附控制； 3表面反应控制。在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应： A+B==R+ 其反应机理为：Aσ＝Aσ Bσ＝B+ 1 1 2 2+ + ( ) AσBσ→Rσσ 速率控制步骤 Rσ＝R+ + ( ) 1 2 1 2 1 1试用Langmuir均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为C4H8(A)==C4H6(B)+H2(C)假设反应按如下步骤进行：A+σAσ AσBσ+C Bσ假定符合均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：1） A吸附控制； 2 B脱附控制； 3表面反应控制。ABC为某可逆放热气（1）D、E、F三点，哪一点的反应速率最大？哪一点反应速率最小？xxADGMNBECHFT（2）A点与B点哪一点的反应速率大？G、M、E、N各点中，哪一点的反应速率最大？D、G、H各点中，哪一点反应速率最大？①②DMCN（5）G与①②DMCN（6）从图上相对位置，能否判断M与N点的反应速率A相对大小？T−x为等B转化率曲线，指出最大速率点和最小速率点。BCD为等温线，指出最大速率点和最小速率点。a p A 500rA=7.696×10-5pA2mol/(g·s)（pA的单位MPФ5mm×5mm=0.8g/cm3Ap=0.101325MP，ADeff=0.025cm2sa p A 12ρP=1.06kg·m-3εP=0.52，Sg=350m2g-1500101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂τ=3，异丙苯−DAB=0.155cm2s-1。rA=kcA2，k=17.4ml/(mol·min)0.75g/ml，加料流量为7.14L/mincA=7.14mol/L一个0.25m3的CSTR后接一个0.25m3的PFR进行反应，试计算其的转化率各为多少。rA=kcA2，k=17