化学反应工程复习题

一.填空题化学反应速率可以表为(rA

)

化学反应工程复习大纲dCA前提是▁▁▁▁。dt化学反应过程按操作方法分、 、 操作。aAbB pPsS对于反应，则r

(r)。P A化学反应速率式为r KCC用浓度表示的速率常数为

，假定符合理想气体状态方程，如用压力表A C A B CP C 示的速率常数K ，则K = P C 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，该步骤的反速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处。A如果平行反应

P(主)主S(副)均为一级不可逆反应，若E主

副>E ，提高选择性7一级连串反应副A

P S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，k/k2。1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。物理吸附的附热化学吸附热，物理吸附分子层吸附，而化学吸附分子层吸附2。1气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度的关系式称。P

，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。在轴扩散模型中，彼克莱准数愈大轴向返混程度。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，这种扩散通常为 。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因素，这种扩散称。气—固相催化反应的西勒模= ，它是表征内扩散影响的重要参数，其中L定义。15.工业催化剂的三个要求是、 、 。具有良好搅拌装置的釜式反应器按 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 反应器处理。全混流反应器的空τ是 与 之比。对于恒容的平推流管式反应、 一致。19.对于循环操作的平推流反应器，当循环β→0时为 反应器，而β→∞时则相当反器。对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选反应器为宜。平推流管式反应器tt时，f（t）= 。平推流管式反应器tt时，f（t）= 平推流管式反应器tt时，F（t）= 。平推流管式反应器t＜t时，F（t）= 。平推流管式反应器其f（θ）曲线的方差2 。2平推流管式反应器其f（t）曲线的方差t

。全混流反应器t=0时f（t）= 。全混流反应器其f（θ）曲线的方差

。t全混流反应器其f（t）曲线的方差t

。脉冲示踪法测定停留时间分布首先求得的曲线。C阶跃示踪法测定停留时间分布

AC0对应曲线23微观流体混合的混合态称。若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称。若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间不发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称。宏观流体混合的混合态称。固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于平推流，因此与返混式的应器相比，可的催化剂的反应器容积来获得较大的生产能力。气—固相催化反应的西勒模数的大小可判别内扩散的影响程度，西勒模数愈大，则粒内的浓度梯度就 ，反之，西勒模数愈小，内外浓度愈近于 ，坦克莱准数表示 与 之比，坦克准数越大，则外扩散效率因，外扩散对催化剂颗粒内化学反应的影响 在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A→B，A的反应速率的义为 。kcbDe气—固相催化反应的西勒模ΦkcbDe 与 之比。活化能的大小直接反映温的敏感程度。对于气—固相催化放热反应，通常催化剂颗粒内部与催化剂颗粒外表面的温差 ，催化剂颗粒外面与气相主体间的温差最大可达。摩尔收率与转化率及选择性的关系 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式。反应器的热稳定性是指反应能力的大小这种扰动的反应器的灵敏性是指参数波时， 的大小，这种参数波动的。反应器设计和操作通常要求、 和 。催化剂颗粒或反应器热稳定的必要条件为 在同一操作条件下，可以有2个或2个以上操作状态，均满足定态条件：放热速移热速率，这种现称为 ）处于高温下的操作点称，处于低温的则称 绝热式固定床反应器对绝热的理解为： 和 ，对绝热式固定床反应器，当体系绝热温升 或物料进口温或穿过催化剂床层气体线速时，床层越容易着火反应器热交换中，要求采传热面积温差进行换热，有利于反应器的热稳定。气固催化反应时，若气相主体温度较小幅度的提高，引起催化剂颗粒表面温度的猛增，这种现象称为化剂颗，对应颗粒着火的温度，称为催化剂颗粒的临界着火温度。固定床反应器在上操作区（高温区、扩散控制）进行操作时，气相主体温度与催化剂颗粒表面的温差最可达（32-39供部分学有余力的同学自学用，不属考试范围）非理想流动不一定是返混造成的，返混造成反应物浓度的降。二．选择题化学反应CO3H2CH4H2O，其中化学反应计量系数-1的是哪种物。A.CO B.H2 C.CH4 D.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）对于反应aA+bB pP+sS，则

(r)P。AP。p p a |a|A.|a| B.a C.p D.pA气相反应4A+B→3R+S进料时无惰性气体与B以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子 = A.1/4 B.2/3 C.–1/4 D.–2/3A4反应C4H10 2C2H4 + H2，k2.0s1，则反应级数n= 。A.0 B.1 C.2 D.3反应A+B→C，已知k0.15s1，则反应级数n= 。A.0 B.1 C.2 D.3)A如果平行反应 )均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性A.提高浓度 B.降低浓度 C.提高温度 D.降低温度一级连串反应A→P→SP

。optln(K/K2 1

) ln(K/K)211 221

ln(K/K) 121KK21

KK

1 2

1 2KK2 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P浓度最大时的反应时间topt KK2 1KKKK1 ln(KKK1

/K)2

ln(K2

/K)1

ln(K

/K)1 2

K2K1

K K

1 22 1KKA021一级不可逆液相反应A 2R，C 2.30kmol/m2 1KKA021

，出口转化率

x 0.7，每批操作时间Att02.06h，装置的生产能力为50000kg产物R/天，M则反应器的反应体积V为 m3。AA.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4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。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于可逆吸热反应，为提高反应速率。A.提高压力 B.降低压力 C.提高温度 D.降低温度A对于单一反应组分的平行反应

P(主)P )，其瞬间收率 随C P 应器为 。A.平推流反应器 B.全混流反应器C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器反应级数n= 时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。A.0 B.0.5 C.1 D.2下列属于理想吸附等温方程的。A.Langmuir型 B.Freundlich型 C.Temkin型 D.BET15．下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的。A.均匀表面 B.多分子层吸附 C.分子间无作用 D.吸附机理相同kcbDe16．气固催化反应的内扩散模Φ=L ，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形kcbDeA.厚/2 B.R C.R/2 D.R/3对于气—液相反应中等速率反应，为提高反应速率，使其转变为快反应应选装置。A.填料塔 B.喷洒塔 C.鼓泡塔D.搅拌釜应，水蒸气过量；乙烯催化氧化反应制环氧乙烷，氧过量。所以在反应系统的分析计算中多选用关键组分。根据实际需要，关键组分是指：A.不过量的反应物B.目的产物C.各反应物中价值最高的组分D.价值最高的反应产物A.不随时间变化，可能随位置变化B.随时间变化，也随位置变化C.不随时间变化，也不随位置变化D.随时间变化，但不随位置变化（连续反应器的定态的理解，可扩展到任何连续操作的定态或叫稳态）间歇反应过程是一个非定态过程，反应器的组成随时间改变。以下说法哪些是正确的：A.B.在间歇反应器中进行的单一反应，产物的浓度总是随着反应时间的延长而增高C.在间歇反应器中进行的复合反应，对于目的产物可能存在最佳的反应时间D.间歇反应器中进行的反应，均可以按恒容处理在研究多孔催化剂中反应分子的吸附问题时，常常用到理想吸附模型（或Langmuir模型假定中未包括：吸附表面在能量上是均匀的C.被吸附分子的大小不予以考虑D.吸附是单层的A.间歇反应装置中进行的变摩尔反应B.间歇反应装置中进行的等摩尔反应C.恒压反应装置中进行的变摩尔反应的要求，即各釜体积相等C.各釜的空时相同D.都不是大小的顺序是：B.多个釜串联、单一连续釜、间歇釜C.单一连续釜、间歇釜、多个釜串联D.26管式反应器是符合活塞流模型的一类理想反应器，活塞流模型的假定包括：轴向的混合用费克定律描述（为轴扩散模型）（同一管截面上温度、浓度、速度均一）径向温度分布均匀速度侧形与层流相同（层流模型）对于自催化反应，最合适的反应器。全混流反应器 B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器的：离析流模型是单参数模型B.多釜串模型是多参数模型C.轴扩散模型是单参数模型D.活塞流模型和全混流模型均是单参数模型29一级反应十分特殊，例如：对于一级不可逆反应，达到某一转化率需要的时间与初始浓度无关。此外，一级反应还有很多特殊的性质，包括：A.流体的混合特征对反应结果没有影响B.系统的返混对反应结果没有影响C.混合的时间顺序对反应结果没有影响D.反应器中的停留时间分布对反应结果没有影响.30.涉及到多孔催化剂的反应过程，常常存在外扩散和内扩散的影响。因此，在研究反应的本征反应动力学问题时，需要排除内外扩散的影响。具体的做法有：在保证温度、反应物浓度、空时等不变的前提下，可以提高通过床层的质量流速，达到排除内扩散的目的C.在保证反应条件相同的前提下，可以通过改变颗粒大小排除内扩散的影响D.在保证反应条件相同的前提下，可以通过改变颗粒大小排除外扩散的影响的扩散过程时，使用有效扩散系数而不是分子扩散系数，其原因包括：化学反应的影响C.扩散孔道蜿蜒曲折D.B和C综合作用的结果是B.外扩散与催化剂中的扩散和反应是并联的C.内扩散和表面反应属于并联过程D.固定床层内流体流动不均匀的主要原因包括：B.流速偏低C.化学反应的影响D.催化剂颗粒外扩散的作用A.反应热效应较小的反应B.温度对选择性影响不大的反应C.虽然热效应大，但单程转化率低或存在大量的惰性物料D.可逆放热反应分批（间歇操作的反应器非生产性时（辅助时间不包括下列哪一A.加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时间依据操作方式的不同，理想反应釜可分为理想间歇反应釜和理想全混流反应釜两类B．C．在反应进行的任一时刻，间歇和全混流反应釜中，各点的温度和浓度处处均一D．完成同样的生产任务，理想间歇反应釜所需要的反应体积总是小于全混流反应釜所需要的反应体积串联反应A→P（目标产物（副产物S，反应选择= 。n n

n n

n n

n nP P0

P P0

P P0

P P0n nA0 A

nA0

n nS S0

n nR R0串联反应A→P（目标+S，目标产物P的收= 。n nn nP Pn nn

n nn P P0n

n nP P0n nA. A0

A B.

nP C. SA0

S0 D. R R0A在间歇反应器中进行等温二级反应 A→B，rAAC /l所需时间t= 秒。A

0.01C2mol/ls CA，当A0A，当

1mol/l时，求反应至A.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C ol/A AC /l所需时间t= 秒。AA.400 B.460 C.500 D.560全混流釜式反应器最多可能个定态操作点。A.1 B.2 C.3 D.4全混流反应器中有最多可能个稳定的定态操作点A.1 B.2 C.3 D.三.简答题简述三种理想反应器的种类和特征？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？停留时间分布密度函数f（t）的含义？（停留时间分布函数F（t）的含义？）简述Langmuir7（5）步骤。.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？对气固催化反应本征动力学推导，采用Langmuir-Hinshelwood模型，将会推导出双曲函数型动力学方程，该模型的基本假设或简化条件包括哪3简述固定床反应器的优、缺点简述均相反应及其动力学的研究内容？举例说明微观流体和宏观流体的区别？简述非理想流动轴向扩散模型的定义和特点？四.计算题以下四类为基本计算题型，应该熟练掌握：已知：反应动力学方程（反应级数和活化能或反应速率常数，在间歇反应器中进行反应，给定反应物初始浓度（一级反应可以不给出初始浓度，为什么？时给出辅助时间，给出反应器的产能，能求反应体积，若又给出装填系数，能求反应器的体积。求解间歇反应器体积的思路为：根据物料衡算式与动力学方程结合求反应时间+辅助时间总时间×单位时间处理的物料体积=/装填系数A0重点进行复习的计算题：3-1，3-2，3-9为简单类别，7-10的（1）为标准题型，总体难度不会超过3-4A0在理想间歇反应釜中进行一级不可逆液相反应A

C 2.30kmol/m3k0.92h1，出口转化xA0.70.7550000kgR/M0.8，请计算所需间歇反应釜的体积。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基本题型，均为动力学方程与物料衡算