反应工程复习

本文格式为Word版，下载可任意编辑——反应工程复习对于可逆放热反应如何选择操作温度？

1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必需随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；（②分）

2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；（②分）

3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。（

2.(5)简述寻求停留时间分布的试验方法及其分类？

通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。（①分）所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式参与稳定的滚动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。（②分）根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。（②分

1、反应进度21、方差2、转化率22、沟流3、关键组分23、短路4、单程转化率与全程转化率24、循环流5、收率25、活塞流6、选择性26、全混流7、平行反应27、自催化反应8、并列反应28、参数灵敏性9、装料系数29、热稳定性10、空间时间30、飞温与熄火

11、空间速度12、返混

13、寿命分布14、年龄分布15、停留时间16、反应时间17、无因次停留时间18、脉冲法19、阶跃法20、数学期望

反应工程判断题

1、定态操作的活塞流反应器，反应物系的浓度随时间而变（）2、定态操作的活塞流反应器，反应物系的浓度随轴向距离而变（）3、定态操作的活塞流反应器，反应物系的浓度既随轴向距离而变，又随时间而变（）4、间歇釜式反应器内反应物系的浓度随时间而变（）5、间歇釜式反应器内反应物系的浓度随位置而变（）6、多孔催化剂的比表面与孔道的大小有关，孔道越细，则比表面积越大（）7、多孔催化剂的比表面与孔道的大小有关，孔道越细，则比表面积越小（）8、颗粒密度、真密度与堆密度之间，以堆密度为最小，真密度为最大（）9、颗粒密度、真密度与堆密度之间，以堆密度为最大，真密度为最小（）10、固定床层直径与颗粒直径之比越大，床层空隙率的分布越均匀（）11、固定床层直径与颗粒直径之比越小，床层空隙率的分布越均匀（）12、同一催化剂，所用的反应温度越高，消除外扩散影响所需的流体质量速度越大（）13、同一催化剂，所用的反应温度越高，消除外扩散影响所需的流体质量速度越小（）14、对同一反应，所用的催化剂活性越好，消除外扩散影响所需的流体质量速度也越大

（）15、对同一反应，所用的催化剂活性越好，消除外扩散影响所需的流体质量速度就越小（）16、据统计工业化学反应约有80％左右属于催化反应（）17、对于非零级简单反应，若反应级数高，同时要求较高的转化率时，宜选用PFR或者CSTR反应器（）18、对于竞争反应，当主副反应的反应级数相等时，改变初始浓度对选择性无影响（）

19、管式反应器内物料的滚动是理想活塞流（）20、平行反应中，当两反应的反应级数相对等时，内扩散对反应选择性无影响（）21、平行反应中，主反应的反应级数大于副反应时，内扩散使反应选择性降低（）22、平行反应中，主反应的反应级数大于副反应时，内扩散使反应选择性升高（）23、平行反应中，主反应的反应级数小于副反应时，内扩散会使反应选择性增加（）24、平行反应中，主反应的反应级数小于副反应时，内扩散会使反应选择性降低（）25、在反应工程研究中，方差可以用来度量随机变量与其均值的偏离程度26、气固催化反应必然伴随有热效应（）27、平行反应中，若主反应的反应级数大于副反应时，则增加反应物的浓度有利于反应选择性的提高…（）28、在连串反应中，若主反应的活化能大于副反应的活化能，则降低温度有利于目标产物选择性的提高（）29、PFR反应器中，反应物料具有一致的停留时间，反应器中不存在任何返混…………（）30、在CSTR反应器中，所有物料粒子具有一致的年龄，但寿命不同…（）31、PFR反应器中，反应物料具有一致的停留时间，反应器中不存在任何返混………（）32、在CSTR反应器中，所有物料粒子具有一致的年龄，但寿命不同…（）33、对于非零级简单反应，若反应级数高，同时要求较高的转化率时，宜选用PFR或者CSTR反应器………………（）34、对于CSTR，反应器的热稳定性条件比热平衡条件更简单达到…（）35、在反应工程研究中，方差可以用来度量随机变量与其均值的偏离程度………（）

停留时间分布密度函数E（t）的含义？

答：在定常态下的连续稳定滚动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）dt（②分）。??0E(t)dt?1.0。

61.停留时间分布函数F（t）的含义？

答：在定常态下的连续稳定滚动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F（t）。

F(t)??E(t)dt0t。

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？答：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，具有一致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。

简述理想反应器的种类？答：寻常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有一致的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以一致的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有一致的停留时间。

62.简述描述停留时间分布函数的特征值？

答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t和方差?t。

2t??tE(t)dt01）t定义式为：，平均停留时间t是E（t）曲线的分布中心，是E（t）

曲线对于坐标原点的一次矩，又称E（t）的数学期望。

2?t2）是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的

?二次矩

?t2??t2E(t)dt?t20?。

简述建立非理想滚动的滚动模型的步骤？答：1）通过冷态模型试验测定试验装置的停留时间分布；2）根据所得的有关E（t）或F（t）的结果通过合理的简化提出可能的滚动模型，并根据停留时间分布的试验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；3）结合反应动力学数据通过模拟计算来预计反应结果；4）通过一定规模的热模试验来验证模型的确凿性。

（1）简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。

PFR:滚动如活塞，各参数轴向有变化，径向无变化，返混为0CSTR：瞬间完全混合，参数无变化，返混为最大

4.(10)应用脉冲示踪法测定一容积为12l的反应装置，进入此反应器的流体流速

v0?0.8l/mint（min）0C（0Ag/l）

，在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A，并同时测其出口物料中A的浓53

105

155

204

252

301

350

度CA随时间的变化，实测数据如下：

22??t?试根据试验数据确定E（t）曲线的方差和。

4.(10)解：首先对试验数据进行一致性检验，此时应满足：

??0CAdt?M80?C0??100v00.8①分

?2t?05CAdt?[0?2(5?4?1)?4(3?5?2?0)]?1003①分

?∴试验数据的一致性检验是满足的。∵

???t2E(t)dt?t20②分

t?其中

V12??15(min)v00.8①分

50.03

0.75

100.055

150.0511.25

200.0416

250.0212.5

300.019

3500

由数据计算得如下表：②分t（min）

0

E（t）=CA/C002

tE（t）0

??05t2E(t)dt?[0?2(5?16?9)?4(0.75?11.25?12.5?0)]?2633①分

2??263?(15)2?38t∴①分

???

2?t2t2?38?0.169152①分

（4）某全混流反应器体积为100L，物料流率为10L/s。

（a）试分别求出在反应器中逗留时间为9~11s、小于10s、大于10s的物料

在总进料中所占的比例。

（b）用脉冲法注入示踪剂，其出口浓度用C(t)表示，假设C(0)为已知，试写出C(t)这个函数的表达式。并指出

??0C(t)dt的值

tm?10s(1)F(11)?F(9)?(1?e?11/10)?(1?e?9/10)?0.40657?0.33287?0.074F(10)?1?e?1?0.6321?F(10)?0.368(2)E(t)?C(t)1?t/tmetm

??E(t)?0?C(t)dt1C(t)dt?e?t/tmtm?0C(t)??0t?0,C(t)?C(0)?C(0)??C(t)??

?0?1C(t)dt???C(t)dt?C(0)tm0tm1?t/tmC(t)dt?e?C(0)e?t/10tm

丁烯制丁二烯C4H8C4H6＋H2，已知反应的步骤为

(A)C4H8?()?(C4H8)(B)(C4H8)?(C4H6)?H2(C)(C4H6)?C4H6?()请分别导出（A）（B）（C）为控制步骤的均匀吸附动力学方程。（1）记A=C4H8B=C4H6C=H2

(A)(1)rA＝raA?rdA＝kaApA?0?kdA?A

bAp?1A(2)?0＝,?＝A?1＋bAp?＋bp1＋bp＋bBpBBBAAA