化学反应工程试题库和答案

化学反应工程考试题库(分三个部分)

(―)(综合章节)复习题

一、填空题：

1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递

和动量传递,“一反"是指反应动力学。

2.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上

的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。

3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法

和阶跃示踪法。

4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为

积分法和微分法。

5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数力，轴向扩散模型的唯一模

型参数为Pe(或Ez/心。

6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。

00,/=t2

7.平推流反应器的E函数表达式为后(/)=彳-，其无因次方差%=

-Q,t^t-------

o_,而全混流反应器的无因次方差1。

8.某反应速率常数的单位为/(mol-hr),该反应为2级反应。

9.对于反应A+23—>27?,各物质反应速率之间的关系为(f):(-m):rn=1:2:2。

10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反

应。

11.某反应的计量方程为A-R+S,则其反应速率表达式不能确定。

12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50%需要30min,而

在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为3.46义1。5(J/

mol)。

13.反应级数不可能(可能/不可能)大于3。

1

14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器

的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；

15.完全混合反应器(全混流反应器)内物料的温度和浓度均一，并且等于

(大于/小于/等于)反应器出口物料的温度和浓度。

16.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64%,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45%,选择性是64%。

I.填空题*(综合多个章节)

1.(1)化学反应工程是一门研究的科学。

1.(1)

化学反应的工程问题

2.(1)化学反应速率式为如用浓度表示的速率常数为"c,用压力表示的速

率常数&■,则<c=Kp。

2.(1)

(RT)(a+夕)

_P(主)

A-

3.(2)平行反应S(副)均为一级不可逆反应，若旦k>E刷，选择性，与无关,

仅是的函数。

3.(2)

侬度、温度

2

4.(1)

对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用反应器为宜。

4.(1)

平推流

5.(3)

对于恒容的平推流管式反应器、、一致。

5.(3)

平均停留时间、反应时间、空时

6.(1)

若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为。

6.(1)

微观流体

7.(2)

流体的混合程度常用、来描述。

7.(2)

调匀度S、流体的混合态

8.(2)

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，

也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的失活。

8.(2)

物理、化学

9.(1)

对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约时，分子与孔壁的碰撞为

扩散阻力的主要因素。

9.(1)

0.1um

10.(1)

绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有

温度和浓度的变化，因此一般可用模型来计算。

10.(1)

拟均相一维

11.(1)

对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度I",二者的关系

为O

11.(1)

Q_T°pt_R卜E?

Teq-Topl~E2-E,兀

12.(1)

描述流化床的气泡两相模型，以“。的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化

速度"而通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。

3

12.(1)

ULU.,

13.(2)

描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为相为平推流，而对

相则有种种不同的流型。

13.(2)

气、乳

14.(1)

多相反应过程是指同时存在相态的反应系统所进行的反应过程。

14.(1)

两个或更多

二、填空题

1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题

的科学。

2、化学反应速率式为一以如用浓度表示的速率常数为*c,用压力表示的速率

常数则K,=(RT)…J

P(主)

A

3、平行反应S(副)均为一级不可逆反应，若E至〉E副，选择性SB与巡昼无关，仅

是温度的函数。

4、对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。

5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时

一致。

6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为微观流体。

7、流体的混合程度常用调匀度S、流体的混合态来描述。

8、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也引失活，

也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的/空失活。

9、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时,分子与孔壁的碰

撞为扩散阻力的主要因素。

10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向

上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。

11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度4",二者的

几_R1n当

关系为%%G-鸟E]O

12、描述流化床的气泡两相模型，以“。的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始

流化速度”时通过，而其余部分一u时则全部以气泡的形式通过。

4

13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为3相为平推流，而对

乳相则有种种不同的流型。

14、多相反应过程是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。

15、三传一反是化学反应工程的基础。

16、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达

个参数间的关系，简称数学模型。

K,K2

17、一级连串反应A----AP-------AS在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度

_^i_一出/:)

CPt,一、k，)—k,x

18、着眼反应组分K的转化率的定义式为"K。

K,6

19、一级连串反应A----AP-------AS在间歇式全混流反应器中则目的产物P的最大浓度

/_、&/(七一4[)]

Cp.maxU、k2-kx)

20、化学反应速率式为-%=KcC；C1,如用浓度表示的速率常数为Kc,用压力表示的速率

常数勺，则儿=不。

21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。

22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理,而管径小，管子较长和流速较大

的管式反应器按平推流反应器处理。

dQr.dQc

23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为°。=,dT，dT

24、平推流反应器的返混为0。

二.单项选择

1.(2)

一级连串反应ATPTS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

山(KJK?)In(个/KJ_

A.K「降gK「K\QJ-，D展、

1.(2)

D

2.(2)

全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着力A的增大而减小，此时该反应的反应级数

no

A.<0B.二0C.20D.>0

5

2.(2)

D

3.(2)

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.=0B.=1C.>1D.<1

3.(2)

D

4.(2)

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

4.(2)

C

5.(2)

对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用装置。

A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜

5.(2)

C

6.(2)

催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dt,当平行失活对反应物

有强内扩散阻力时，d为o

A.B.=1C.T3D.

6.(2)

C

7.(2)

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O

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

7.(2)

A

8.(2)

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o

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.床层径向有浓度梯度

8.(2)

A

9.(2)

下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第||级模型的特点o

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关

9.(2)

C

10.(2)

6

流化床反应器中的操作气速”。是根据具体情况定的，一般取流化数在范围

内。

A.0.1~0.4B.1.5~10C.10~15D,0.4~1.5

10.(2)

B

1、气相反应C0+3H2。4+出。进料时无情性气体，0°与“2以1：2摩尔比进料,

则膨胀因子久。=A。

A.-2B,-1C.1D.2

2、一级连串反应S在间歇式反应器中，则目的产物p的最大浓度

______Go

D[（&/勺严+1]2

3、串联反应ATP(目的)TR+S,目的产物P与副产物S的选择性Sp二__2_。

nP-npoUp—Hp（）

A.〃AO—nAB.0,"s-2soD.

4、全混流反应器的容积效率T|=1.0时，该反应的反应级数n__B_o

A.<0B.=0C.20D.>0

P（主）

A

其瞬间收率随Ct增大而单调下

5、对于单一反应组分的平行反应S（副）

降，则最适合的反应器为___B_o

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

6、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A_o

A.平推流反应器B.全混流反应器

0.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器

7、一级不可逆液相反应A=>2R,CA0=2.30kmol/m^出口转化率4=°，,每批

操作时间’+'。=2-06/7,装置的生产能力为50000kg产物R/天，加”60,则反应器的体积V

为C,疗。

A.19.6B.20.20.22.2D.23.4

8、在间歇反应器中进行等温一级反应ATB,-rA=0.^CAmol/l-sf当。人0=1，*。/〃时,

7

求反应至CA=//所需时间t=____B—秒。

A.400B.460C,500D.560

9、一级连串反应ATPTS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％/=D.

In(KJKi)侬&/仁)卜(a/8)]

「：、及

A.K;&B.KKcJKK；D.JK

10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间’。不包括下列哪一项B.

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

11、一级连串反应ATPTS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

空时力，=_D。

ln(KJKJln(K"KjIn(a/KJ1

A.B.C.

12、全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着力从的增大而减小，此时该反应的反应

级数n_D_。

A.<0B.=0C.>0D.>0

13、当反应级数nQ时,微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。

A.=0B.=1C.>1D.<1

14、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

15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用一C____

装置。

A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜

_虫C-kcmwd

16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dt,当平行失活对反

应物有强内扩散阻力时，d为C。

A.=0B.=1C.T3D.=1

17、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_。

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

18、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。

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.床层径向有浓度梯度

19、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C。

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关

20、流化床反应器中的操作气速“。是根据具体情况定的，一般取流化数4/4"在B范

8

围内。

A.0.1~0.4B.1.5~10C.10-15D.0.4~1.5

三、多项选择题：

1.关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是A,C,D

A.三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的；

B.理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内温度和

组成处处相同；

C.理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反应器内

温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化，而后者

则不随时间变化；

D.平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后者为无穷大

2.关于积分法和微分法，认识正确的是和B

A.积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比

后者低；

B.积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反

应级数不同）可逆反应；

C.积分法得到的动力学参数比微分法可靠

3.对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是C

A.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；

B.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；

C.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；

D.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

4.对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是A,C

A,对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；

B.对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等：

C.对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D.对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

5.气相变容反应A+26O2C,原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与A和B的

转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1,A与B的比例为计量比），则膨胀率以为C

9

A.-0.5：B.-1/3：C.-1/6：D.-5/6

6.纯气体A(浓度2moi/L,摩尔流率100mol/min)在平推流反应器里分解生成一

-1

系列产物，其动力学为：A—>2.5products,—rA=(lOmin)CA,在一个9.8L的反

应器里进行反应所能达到的转化率为」

A.70%；B.80%；C.90%；D.100%

7.关于E函数和F函数，下面正确的是B,C,D

A.F(t)=E(t)：B.F(t)=1E(t)dt：C.E(t)=dF(t)/dt：D.F(oo)=「E(t)dt=1

JOJO

8.轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是B,C,D

A.两者实质上是相同的，都符合Fick定律；

B.两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick定律的形式；

C.轴向分散系数是与流动有关系的；

D.扩散系数是物质本身的一种属性

9.宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一

般有明显的影响，但对于明B是例外。

A,一级不可逆反应；

B.在平推流反应器内进行反应；

C.在全混流反应器内进行反应；

D.零级反应

io.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a

A.提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；

B.降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；

C.降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径：

D.增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速

11.关于基元反应的认识，正确的是A,B

A.分子数是针对基元反应的概念；

B.基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在---对应关系；

C.基元反应A—R和2A92R意义是一样的；

D.有的基元反应的总反应级数可能是小数

12.对于一个均相变容反应，针对反应物A的反应速率，下面表述正确的是B,D

10

)

dCCAOd*A_„1+£X

A-rCAA

A.rA=-4;B.；-----------------------------A-AO-----------T：-----------

Adt

1+£AXAdtdt

1dN

D.A

Vdt

k।.Eyn।

AR，活化能E,<Ez,反应级数ni<nz,如果目的产物是

13.对于平行反应

Ak,.E,.n2)

R的话，我们应该在D条件下操作。

A.高温、反应物A高浓度；B.高温、反应物A低浓度；

C.低温、反应物A高浓度；D.低温、反应物A低浓度

14.对于化学反应的认识，下面正确的是B,D

A.化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；

B.化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而

且还与反应器内流体的流动方式有关；

C.反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关；

D.反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布

15.对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是❷

A.全混流反应器；

B.平推流反应器；

C.循环反应器；

D.平推流与全混流串联在一起的反应器

16.关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是A,C

A.一种流动必然对应着一种停留时间分布；

B.一种停留时间分布必然对应着一种流动；

0.一种停留时间分布可能对应着多种流动；

D.流动与停留时间分布存在----对应关系

1

17.E(t)==e-t”是旦

t

A.平推流的E函数；B.全混流的E函数；C.平推流串联全混流的E函数；

D.全混流串联平推流的E函数

11

18.对于轴向分散模型，选择不同的边界条件，计算公式和结果都有所不同，这说明』

A.边界条件是人为设定的，是为了便于有关公式的推导；

B.边界条件可以自由选取；

C.边界条件决定于操作条件和反应装置的本身：

D.边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。

19.对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是C,D

A.气膜扩散；

B.孔内扩散：

C,反应物的吸附和产物的脱附；

D.表面反应

20.Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作

用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然而，对于多数的化学反

应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于上_

A.实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；

B.实际的催化剂表面一般很平整；

C.实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；

D.实际的催化剂表面上活性位的数量有限

21.关于指前因子和活化能描述正确的是B

A.指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反

应速率对温度的变化更敏感；

B.指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活化能的

取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；

C.指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、温度

高，反应速率对温度的变化更敏感：

22.对级不可逆反应A——_>R—,产物R的最大浓度通常^

A.只与速率常数的大小有关；

B.只与反应温度有关；

C.与A的初始浓度和速率常数的大小有关；

D.只与A的初始浓度有关

12

23.测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列

描述正确的是A,B,D

A.这两种方法都是物理示踪法：

B.根据脉冲示踪法得到的实脸数据，可以直接得到E函数；

C.根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数；

D.根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数

四、计算题

6气相基元反应A+2B-2P在30c和常压下的反应速率常数h=2.65X

104m6kmor2s1.现以气相分压来表示速率方程，即（一大户即。/^/^）求上p=?

（假定气体为理想气体）

解

7'=273+3O=3O3K

6

kc=2.65xI0*mkmorV

c-2

RT

—=34咦令阎

F=%PAP；

_42.65*101。0「审

P（g（8.3l4kJkmo「KTx303KY

=1.655xlO-6kmolm',s,kPa5

7有反应在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80%,经过

I8min后，转化掉90%,求表达此反应的动力学方程式.

解

*r»-工

"“A

c、10.81

—£匚祓=5

“\_109_1

AO)||«-lg1_0.9-5

假设正确，动力学方程为

13

8反应A(g)+B(D-C⑴气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C.

反应动力学方程为：-r产kcACB。由于反应物B在水中的浓度远大于A,在

反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，以至于A在水

中的浓度恒为其饱和溶解度,试求此反应器中液相体积为5m'时C的生成

=J

*・已知上Im'kmolh",CB03kmolm'>cA»w=0.02kmol-m\水溶液流

量为10mJhr4.

解

~rA~^CACB由已知条件，与均为常数

-/\=1x0.02x3=0.06kmol-m-3hr1

反应时间即液相在反应器中的停留时间r=—弊r=0.5hr

。的生成量腔=0.06kmol-m_3hr-,xO.5hrx5mJ=0.15kmol

13某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmokn，时，反应到某一浓度需要

285s,初始浓度为Ikmol-m-3反应到同一浓度需要283s,那么，从初

始浓度为5kmohm‘反应到IkmohnT需要多长时间？

解

Z=285-283=2s

反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何

影响.反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻.

15反应(CH3co)2O+H20T2cH3coOH在间歇反应器中15c下进行。已知一

次加入反应物料50kg,其中(CMCO/O的浓度为216mo卜m,，物料密度为

1050kgmT.反应为拟一级反应，速率常数为*=5.708X10?exp(-E/RT)

min1,E=49.82kJmo「l求幺=0.8时，在等温操作下的反应时间。

-49820

k=5.708x107exp()=0.05252min,

8.314x288

16在100匕下，纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应：

2A-R+S

A组分分压与时间关系见下表：

“sec020406P80100120140160

%/MPa0.10.0960.0800.0560.0320018000800040.002

14

试求在IOOC,O.IMPa下，进口物流中包含20%情性物,A组份流量为

lOOmol-hr-,,达到95%转化率所需的平推流反应器的体积.

解

平推流反应器的停留时间与间歇反应器的反应时间相同.

由数据表可知，「仙=0081^4转化率95%G>A=0g4MPa斯需要的反应时间为

r=140-40=100s

3~x8.314x373.15

1

=vr=36Q0_,、x100=0.1077m

0.1x106x(1-02)

18一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其反

应速率均可表达为-rA=23pA2moHnJJ,式中PA的单位为kPa.求该反应

的活化能。

将分压换算成浓度:

PzfRT

400K下：

_弓二23p：kmol•m_3sM

7A=23((400*2

同理：

500K下：

-。=23点500短

(F晨_11_(E(\_J_\

(-oLo258.314U00500JE=7421Jmo『

15

19有如下化学反应

CH4+C2H2+H2PH4+CH4

⑴(A)(B)(P)(I)

在反应前各组分的摩尔数分别为〃io=lmol；〃A0=2mol：“Bo=3mol；〃PQ=O,

求化学膨胀率(用两种方法).

解

方法--

分=外。公

gITT।211

。=-------=-1y=---------------—£4=—

八1ZAn01+2+33人3

方法二

点一嗔-匕。-1+。+(3-2)+2-(1+2+3)1

A嗔1+2+33

20在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A-P,已知进

料中含A30%(摩尔分数)，其余为惰性物料，加料流量为6.3m。卜sL动

力学方程式为-rA4).27cAmohn%“为了达到95%转化率，试求：

(1)所需空速为多少？

(2)反应器容积大小？

6.3x10-3x8.314x555.15

=0.0969mf

^00

「=CA。f",=言由与=11』0s

Sv=r*=u［。-…加

匕=%=0.0969xll.!0=1.075m3

标准空速为:

273.15x0.3

0.0969

555.15x0.1013=0.131sJ

1.075

16

21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

1kmol体枳流量为Imhir」，出口转化率为80%.因后续工段设符故

障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料.半小时后故障揖

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

V-c21-0.2,.

_=_*«——A._=---------k=2hr

匕-加।0.2i

全混流反应器切断进出料即为间歇反应器

b3

^=e'幺=e-"°'cA=0.0736kmolm_

cA00.2八

c-c1-0.0736

x.=—M——&A=-----------=0.9264

八CAOI

17间歇操作的液相反应A-R,反应速率测定结果列于下表.欲使反应物浓

度由，故=1.3卬10卜1»-3降到0.3kmol-m，需多少时间？

3

cA/kmolm'0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.32.0

(-rAi^molm^min0.10.30.50.60.50.250.100.060.050.0450.042

22第17题中的反应，⑴当CAo=L2kmolm*进料速率IkmolAhr",转化率

J1

为75%；(2)cA0=13kmolm,进料速率2kmolAhr”,出口为OJkmolnf：

(3)cA0=2.4kmolm\出口仍然为OJkmolmH进料速率为IkmolAhr”・

计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少？

解

cA=1.2(1-0.75)=03由数据表，对应=0.5km“mTminT

11.2-03

=0.025B?

1.20.5x60

%33=0.051m'

R?1.30.5x60

12.4-0.3

X1=0.029m1

2.40.5x60

17

23反应A+B-R+S,已知PR=O.OOIm\物料进料速率%=0.5Xlo+mSmin」，

CAO=CBO=5mol,m\动力学方程•式为rA=kcACB，其中klOOnAmo—min".

求：（1）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甫全混流反应器体

积%-O.OOlm',可达到的转化率为多少？

已知b】m3kmol"hr",CBo=3kmolm\CASw^OZkmolm'3,水溶液流量为

1OmJhr,.

解

平推流

^=j_厂％=」_(」_一1)

2

匕%%(1-XA)仁。l—Af

=1-]=11

XN__j!O.OOlxO.l>r5

匕0.0005

(1)全混流

VR=CAO-外_%_CA_0.005-0.0025_

2

%--rA~kc^c3-100x0.0025

外=%=0.5xl0-3x4=2xl0-3m3

Ik=-AQ-_CAOCR_CAO'A

匕f船A，B^AO(1-4F

0.5xlQ-3x

(2)4=0.001m、A

100^0X)05(1-xAy

xA=03820

18

9.半衰期为20小时的放射性流体以O.lm^hrT的流量通过两个串联的40n?全

混流反应器后，其放射性衰减了多少？

解

只有一级反应存在半衰期的概念。

首先求反应速率常数：

幺=「0.5=eM**=0.03466hr''

Go

对全混流反应器，3cLe卜

f

代入数据(第一釜)丝=外厂邸|飞』400=--------4——rXA=0.9327

，0.l5(if)0.03466(1^)人

第二釜，单釜转化率仍为0.9327.

总转化率1-(1-0.9327)2=0,9955

5.在T-X图上，①为平衡曲线，②为

最佳温度曲线，AMN为等转化率曲

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.

6.在鼻图上，定性绘出三段间接换热SO?氧化反应的操作线.

在人图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线.

解

答

在AMN线上，M为最大速率点，N为最小速率点

在BCD线上，C为最大速率点，D为最小速率点

19

(二)化学反应工程复习重点基础题(分章节)

第一章

1.化学反应工程是一门研究“化学反应的工程问题”的科学。

2.所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。

3.化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。

4.所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。

5.模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模型”。

6.模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模型

7.建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累枳量=输入量-输出量。

第二章

1.均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。

2.对于反应aA+bBTpP+sS,则rP-rA。

3.着眼反应物A的转化率的定义式为：反应的量/反应开始的量。

4.产物P的收率P与得率XP和转化率XA间的关系为.

5.化学反应速率式为rA=kCCAaCBB,用浓度表示的速率常数为kC,假定符合理想气体状态方程，如用压力表示

的速率常数kP,则kC=kP。

6.对反应aA+bBTpP+sS的膨胀因子的定义式为.

7.膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。

8.活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。

9.反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的