反应工程总复习题(答案)

化学反响工程试题答案一、单项选择题：〔共60小题，每题0.5分〕1、化学反响工程是研究如下问题的学科： 〔A〕A、化学反响器工程问题B、化工单元操作C、反响器特性D、传递特性2、化学反响工程研究的对象是： 〔A〕A、化学反响器B、单元操作C、化工流程D、化学工艺3、连续操作的反响器的独立变量为 〔C〕A、浓度B、反响时间C、反响器体积大小4、理想混合的间歇反响器的独立变量为 〔B〕A、反响速率B、反响时间C、反响空间5、连续操作的理想混合流反响器的独立变量是： 〔C〕A、反响物浓度B、反响时间C、反响空间6、间歇操作的反响器所具有的特点包括： 〔A〕A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反响器进行物料衡算时，下面哪些量为零： 〔D〕人、流入量B、流出量C、反响量D、累积量8、在对定常态操作的反响器进行物料衡算时，下面哪些量为零： 〔D〕人、流入量B、流出量C、反响量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件： 〔A〕A、移热速率大于放热速率B、移热速率小于放热速率C、移热速率等于放热速率10、假设CSTR的某一操作点是稳定的定常态操作点，那么该操作状态具有的特点是：〔C〕A、移热速率大于放热速率B、移热速率小于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进行一级不可逆反响，最多可以有几个定常态操作点？ 〔D〕A、0B、1C、2D、3E、412、对于反响级数大于零的反响，下述情况哪种容积效果最高？ 〔C〕A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于自催化反响，下述情况哪种容积效果最高？〔A〕A、CSTR串联PFRB、最优循环比下操作的PFRC、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR反响器在该操作点以下情况是必然成立的： 〔B〕A、移热速率等于放热速率B、移热速率大于放热速率C、移热速率小于放热速率115、对于级数大于零的自催化反响，其动力学线〔^r^〜七〕一般存在一个极值，下述A情况哪种容积效果最高？ 〔D〕A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFRD、CSTR串联PFR16、对于反响级数小于零的反响，下述情况哪种容积效果最高？ 〔A〕A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR17、对于绝热的放热反响，下述哪种操作方式的容积效果最高？ 〔A〕A、CSTR串联PFRB、最优循环比下操作的PFRC、CSTR18、平推流反响器的空时与反响时间之间的关系以下哪种说法正确？ 〔C〕A、总是相等B、总是不相等C、不确定19、全混流反响器的空时与反响时间之间的关系以下哪种说法正确？ 〔C〕A、总是相等B、总是不相等C、不确定20、平推流反响器中进行恒温、恒压等分子气相反响时，空时与反响时间之间的关系以下哪种说法正确？ 〔A〕A、总是相等B、总是不相等C、不确定21、间歇反响器的反响转化率与反响器大小之间下述说法哪些正确？ 〔B〕A、与反响器大小有关B、与反响器大小无关C、不确定22、在对间歇反响器进行设计时，反响器体积大小与下述哪个因素有关？ 〔B〕A、反响时间B、单位时间处理量C、不确定23、从反响器的停留时间分布测定中求得无因次方差σ2=0.98，那么反响器可近视为：θ〔B〕A、理想的平推流反响器B、理想的全混流反响器C、理想混合间歇反响器24、从反响器的停留时间分布测定中求得无因次方差o2=0.02，那么该反响器可近视为：θA、理想的平推流反响器B、理想的全混流反响器C、理想混合间歇反响器25、固定催化反响床层的空隙率ɛ是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当ɛBB过大时，会导致流体如下现象产生： 〔B〕A、床层压降变大B、沟流现象C、床层热点26、采用平推流和全混流反响器进行任意级数的反响，假设反响空时相等，那么平推流反响器出口转化率与全混流反响器的出口转化率之间的大小关系：〔C〕A、总是大于B、总是小于C、不能确定27、假设脉冲法测得一反响器存在流体质点停留时间分布，那么： 〔C〕A、一定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、假设气固多相催化反响为内扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小内扩散对反响速度的影响： 〔B〕A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径29、假设气固多相催化反响为外扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小外扩散对反响速度的影响： 〔C〕A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径

30、假设气固多相催化反响器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改进： 〔B〕A、提高流体线速度B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径31、假设气固多相催化反响器内存在壁效应现象，可以通过下述哪种措施加以改进： 〔C〕A、增大催化剂粒径B、减小反响器直径C、增大反响器直径32、假设气固多相催化反响器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改进：〔B〕A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径33、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为： 〔A〕A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散34、当分子扩散的平均自由程小于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为： 〔B〕A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利用系数η与催化剂的颗粒直径有关，当颗粒直径增大时，内外表利用率：A、增大B、减小C、不变D、不确定〔B〕36、催化剂颗粒的有效利用系数η与反响温度有关，反响温度提高，内外表利用率： 〔A〕A、增大B、减小C、不变D、不确定37、均相CSTR反响器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点具有如下特征： 〔A〕A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反响器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，中温区交点具有如下特征： 〔B〕A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反响器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，低温区交点具有如下特征： 〔A〕A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定40、某反响器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差ɑ230，那么这个反响器近似可看θ作为： 〔A〕A、理想的平推流反响器B、理想的全混流反响器C、理想混合间歇反响器41、以下图中①②③④⑤分别代表5股物流；a、b、c、d代表四个操作点；L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线，那么曲线L1代表的含义为：〔B〕A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线42、如上图，曲线L2代表的含义为：A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线43、如上图，曲线L3代表的含义为： 〔C〕A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线44、如上图，a点的转化率与d点的转化率之间的关系为： 〔B〕A、xa>xdB、xa<xdC、xa=xd45、如上图，b点与C点之间存在如下关系： 〔C〕A、xb>xcB、xb<xcC、xb=xc46、理想平推流反响器串联的级数越多，那么流体质点经过反响器后的离散程度： 〔C〕A、越大B、越小C、不变D、不确定47、理想全混流反响器串联的级数越多，那么流体质点经过反响器后的离散程度：〔B〕A、越大B、越小C、不变D、不确定48、移热速率大于放热速率是全混流反响器保持稳定操作的： 〔B〕A、充分条件B、必要条件C、充分必要条件49、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反响器床层阻力降ΔP： 〔B〕A、提高线速度B、提高床层空隙率C、提高催化剂的比外表积50、球形催化剂进行一级不可逆反响，可以用梯尔模数值〔Φ=R一〕的大小来判断内SDDee扩散的影响程度，假设球形催化剂颗粒半径越大，那么梯尔模型值越大，内扩散影响程度越那么：〔A〕A、越大B、越小C、不变 一二 一……人n右，一一51、球形催化剂进行一级不可逆反响，可以用梯尔模数值［Φ=R'-V〕的大小来判断内SDDe扩散的影响程度，假设球形催化剂颗粒半径越大，催化剂颗粒的有效系数那么：〔A〕A、越大B、越小C、不变52、球形催化剂进行一级不可逆反响，可以用梯尔模数值〔φS〕的大小来判断内R扩散的影响程度，假设反响物在粒内有效扩散系数越大，催化剂颗粒的有效系数那么：〔A〕A、越大B、越小C、不变,八,k53、球形催化剂进行一级不可逆反响，可以用梯尔模数值［Φ=R'-V〕的大小来判断内SDDe扩散的影响程度，假设所进行的化学反响速率越快，催化剂颗粒的有效利用系数那么：〔B〕A、越大B、越小C、不变54、为了提高级数相对较高的主反响的选择性，在反响器选型时，以下哪种说法是合理的：〔B〕A、返混程度大的优于返混程度小的B、返混程度大的劣于返混程度小的C、相同55、在一定温度下到达定常态的气固多相催化反响，粒外扩散速率总是一粒内化学反响速率： 〔C〕A、大于B、小于C、等于56、对于多段绝热固定床反响器，采用段间换热装置的目的主要是为了 〔A〕A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、假设气固多相催化反响速率被内扩散所控制，那么反响物气相主体浓度CAG与催化剂颗粒外外表浓度 CAS 之间的关系为：〔C〕A、CAG大于CASB、CAG小于CASC、CAG等于CAS58、假设气固多相催化反响速率被外扩散所控制，那么反响物气相主体浓度CAG与催化剂颗粒外外表浓度CAS之间的关系为： 〔A〕A、CAG大于CASB、CAG小于CASC、CAG等于CAS59、可逆放热反响的X-T曲线如下图，在图中A-H各点中：反响速率为零的点为：〔A〕〔A〕A和B和C 〔B〕D和E和F〔C〕G和H60、如上图，在D、E、F三点中，反响速率由大到小的顺序为： 〔A〕〔A〕D>E>F〔B〕D<E<F〔C〕无法确定二、多项选择题〔共20小题，每题1分〕1、一个反响器的特性一般从如下哪几个方面进行描述？〔BCE〕A、体积大小B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反响器特点包括： 〔BC〕A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零32、理想平推流反响器到达稳定的定常态操作时，以下哪些说法是正确的： 〔BC〕A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零4、在对间歇反响器进行物料衡算时，下面哪些量为零： 〔AB〕人、流入量B、流出量C、反响量D、累积量5、全混流反响器CSTR的特点包括： 〔AC〕A、瞬间理想混合B、返混程度最小C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为时间6、平推流PFR反响器的特点包括： 〔BD〕A、瞬间理想混合B、返混程度为零C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为空间7、其一级不可逆反响在CSTR中进行时可能有1至3个定常态操作点，那么稳定的操作点可能有几个？〔ABC〕人、没有B、1个C、2个D、3个8、可以通过下述何种方式来有效消除固定床反响器的壁效应现象： 〔BC〕A、增大催化剂颗粒粒径B、减少催化剂颗粒粒径C、增大反响器直径D、提高反响器长度9、固定催化反响床层的空隙率ɛ是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当ɛ过BB大或床层填充不匀时，会导致流体产生： 〔ABC〕A、沟流现象B、短路流C、壁效应D、床层热点10、假设气固多相催化反响器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改进：〔AB〕A、减小催化剂粒径B、改善床层空隙率均一C、增大反响器直径11、假设气固多相催化反响器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改进：〔AB〕A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径12、气固多相催化反响本征动力学的推导一般涉及到以下哪些项？ 〔ACD〕A、外表吸附B、内扩散C、外表反响D、外表脱附E、外扩散13、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反响器床层阻力降AP： 〔BC〕A、提高流体线速度B、减少流体线速率C、提高床层空隙率114、多釜串联操作的全混流反响器在计算出口转化率时可采用X=1 —公式AN(τΛN1+k-IN)进行计算，该公式必须满足三个条件，它们是： 〔ABD〕A、各釜温度一致B、各釜体积相同C、一级可逆反响D、一级不可逆反响15、如下图ABC为某可逆放热气-固相催化反响的平衡曲线，DEF为最正确温度曲线，那么反响速度为零的点包括： 〔be〕a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反响器，采用段间换热装置的目的主要是为了： 〔AB〕A、消除轴向温度梯度B、提高反响器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提高级数相对较高的主反响的选择性，在反响器选型时，以下哪种做法是合理的：〔BC〕A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反响器不选平推流18、提高气固多相催化反响催化剂的有效利用系数的方法包括如下哪几项？ 〔ACD〕A、提高反响温度B、增大催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、假设气固多相催化反响速率被外扩散所控制，且所进行的催化反响为快反响，CAG代表主体浓度，CAq代表催化剂颗粒外外表浓度，下面的哪几项是合理存在的？ 〔AC〕ASA、CaG大于CASB、cAG小于CASC、CAS近似等于零D>CAG等于CAS20、重油催化裂化不宜选用的反响器包括： 〔ABD〕A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反响器三、判断题〔共20小题，每题0.5分〕1、装置结构、尺寸、型式影响反响器内物料流动、混合、传热等，从而改变反响的动力学特性。 〔X〕2、非等分子反响体系的摩尔膨胀因子不等于零，因此不同反响时间对应的体积流率总将是不一样的。 〔X〕3、连续操作的反响器的空时就是物料在反响器内部反响时间。 〔X〕4、连续操作的反响器内部反响温度及压力等条件发生变化，那么空时、空速也将发生变化。 〔J〕5、对于n>0的反响，PFR的容积效率总是大于间歇釜式的反响器。 〔J〕6、对于反响级数n>0的反响，完成相同的生产任务，采用多釜串联的全混流反响器的容积效率小于单釜操作。 〔X〕7、平推流反响器进行恒温恒压等分子反响时，空间时间与反响时间相等。 〔J〕8、采用全混流反响器进行反响级数n>0的反响，当生产任务确定后，串联的CSTR反响器级数越多，反响器的容积效率越低。 〔X〕9、当多相催化反响过程为外扩散过程所控制时，通过减少催化剂颗粒粒径可以显著提高宏观反响速度。 〔X〕10、间歇反响器的反响物到达一定的转化率与反响器体积大小无关，反响器体积大小取决于生产强度。 〔J〕11、对于稳态CSTR反响器内进行的化学反响，其反响速率总是固定不变的。〔J〕12、定常态操作的CSTR反响器移热速率与放热速率相等，那么可以认为该反响器是稳定的。 〔X〕13、完成相同的生产任务，对于级数大于零的反响，多釜串联的CSTR反响器容积效率总是高于单釜。 〔J〕14、对于反响级数n>0的反响，间歇釜式反响器的平均反响速率总是高于全混流反响器，因此完成相同的生产任务所需要反响器体积总是小于全混流反响器。 〔X〕15、脉冲实验测得某一反响器内的流体质点存在明显的停留时间分布，那么可认为该反响器一定存在返混现象。 〔X〕16、定常态操作的CSTR反响器移热速率等于放热速率缺乏以说明该操作点是稳定的定常态操作点。 〔J〕17、可以通过提高固定催化床反响器床层空隙率ɛ来降低床层阻力降AP。 〔J〕B18、减少催化剂颗粒粒径可以显著提高一个以内扩散为控制步骤的多相催化反响过程。〔J〕19、流体质点存在停留时间分布一定是由于返混所造成的。 〔X〕20、多相催化反响催化剂的效率因子与催化剂的平均孔径相关，孔径越小，那么效率因子越大。 〔X〕四、简答题〔共6小题，每题5分〕1、简要说明化学反响工程研究的任务主要包括哪些？答案要点：〔1〕研究反响器的三个传递特性及所进行反响的动力学特性；〔2〕确定反响器的型式及操作方式；〔3〕对反响器进行最正确设计及确定最正确的反响器条件；2、简要说明研究化学反响工程学的基本方法包括哪些？答案要点：基本方法是：模型方法，包括〔1〕物料衡算模型；〔2〕热量衡算模型；〔3〕动量衡算模型；〔4〕反响动力学模型；〔5〕参数计算式。3、简要说明反响器的特性具体包括哪些内容？答案要点：〔1〕流动状态特性；〔2〕混合状态特性；〔3〕传热特性4、理想反响器包括哪些形式？试写出它们的基本设计方程式。答案要点：理想反响器的形式包括：〔1〕理想混合间歇搅拌反响器；〔2〕理想平推流反响器；〔3〕全混流反响器基本设计方程式：xAdx〔1〕理想混合间歇搅拌反响器：t=CJBA0V-r)0AxAdx〔2〕理想平推流反响器：T=CJCA0V-r)0AC-C〔3〕全混流反响器：T=A-r)AA5、气固多相催化反响一共分为哪七个步骤？答案要点：〔1〕反响物从气流主体扩散到固体催化剂的外外表〔外扩散过程〕〔2〕反响物进一步向催化剂的微孔内扩散〔内扩散过程〕〔3〕反响物在催化剂的外表上被吸附〔吸附过程〕〔4〕吸附的反响物转化为反响的生成物〔外表反响过程〕〔5〕反响物从催化剂的内外表上脱附下来〔脱附过程〕〔6〕脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外外表处〔内扩散过程〕〔7〕生成物分子从催化剂外外表扩散到主体气流中被带出〔外扩散过程〕6、单一反响的反响器形式及操作方式的选择根据1-与CA关系可以包括三种情况，试说-rAA明这三种情况分别采用何种反响器形式及操作方式？并比拟其优劣顺序。答案要点：〔1〕ɪ与马呈单调上升〔一切n>0的不可逆等温反响〕：-rAA优劣顺序：平推流-多釜串连全混流-单釜全混流；〔2〕-ɪ与XA呈单调下降〔一切n<0的不可逆等温反响〕：-rAA优劣顺序：单釜全混流--多釜串连全混流--平推流；〔3〕ɪ与马的曲线上存在极小值〔自催化反响或绝热操作的放热反响具有该特性〕一rAA优劣顺序：单釜全混流串连平推流—平推流—全混流；五、计算题〔共2小题，每题5分〕1、〔5分〕某反响器的脉冲示踪的测试数据如下：t,S1020304050607080C,g/L03554210应用此反响器进行一级不可逆反响，该反响在全混流反响器内进行时，当在相同的①下，其出口转化率XA=0.82，试求该反响在本反响器中进行时的出口转化率〔设可按多釜串联模型模拟〕。解：〔1〕求该反响的平衡常数：_∑tCT=t=vii乙Ci10X0+20X3+30X5+40X5+50X4+60X2+70X1+80X00+3+5+5+4+2+1+0=40S根据CSTR的设计方程可知:CXCXT=_Ao_a= Ao-A一rkC(1-X)A A0 A40s=0.82k(1-0.82)k=0.1139s一1〔2〕多釜串联模型计算转化率：∑12Ci.σ2=-Vi一一t2t∑Ci102X0+202X3+302X5+402X5+502X4+602X2+702X1+802X0S= -4020+3+5+5+4+2+1+0=190σ2σ2=一°t2190=0.11881600N=—σ2°1

0.1188=8.42→取8釜转化率:1=1——

(XATN1+kN40181+0.1139—8J=0.973V2、〔5分〕在一固定床反响器中装填Φ6mm球型催化剂进行A÷P的一级不可逆反响。在反响条件下外扩散影响可以忽略，本征动力学方程为：—r=kCmol/s.kgCatAAk=4.52X10-3m3/s.kgCatCAC=1mol/m3，有效扩散系数De为5X10-3Cm3/S，颗粒密度A0P=1000kg/m3,要求A的转化率为80%