反应工程练习题.doc

1.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_。（A）A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递2化学反应，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质_。（A）A. B. C. D. 3气相反应2A + B 3P + S进料时无惰性气体，A与B以32摩尔比进料，则膨胀因子=_。（D）A. 1 B. 1/3 C. 2/3 D. 1/24化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=_。（D）A. B. C. D. 5对于可逆放热反应，为提高反应速率应_。（C）A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度6在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的反应器是 。（D）A. 间歇式反应器 B.全混流反应器 C. 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器7全混流反应器的E（t）曲线的方差_。（C）A. 0 B. 01 C. 1 D. 18. 对于反应级数n0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_B_。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9. 某催化剂，其真密度为3.60g/cm3，颗粒密度为1.65g/cm3，比表面积为100m2/g。该催化剂的孔隙率= 0.542 。A. 0.245 B. 0.542 C. 0.452 D. 0.25410. 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。（C）A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜1. 化学反应器主要三种操作方式分别为： 、 、 。 2. 恒容条件下，反应A+2B=R，原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3，计算当CB =20 kmol/m3时，反应转化率xA= 0.4 ；恒压条件下，反应A+2B=R，原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3，计算当CB =20 kmol/m3时，反应转化率xA= 。 3. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k时是400K时的 105 倍。4. 一级不可逆连串反应Ak1Pk2Q，使P的收率最大的反应时间topt为 5. 液相平行反应：A+BP，rP=CACB0.3 kmol/m3.min；A+BQ，rQ=CA0.5CB1.3 kmol/m3.min；目的产物为P。则瞬时选择性SP= 11+CA-0.5CB ；若CA0 = CB0 = 10 kmol/m3，CAf = CBf =1 kmol/m3，则选用活塞流反应器时总选择率SP总= 0.326，选用连续釜式反应器时总选择率SP总= 0.5。6. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为CA0，转化率为xA，当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为 CA0(1-xA)n ，转化率为 1-(1-xA)n 。7. 平推流反应器的返混为 0 ；全混流反应器的返混为 。8. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为 全混流多级串联全混流平推流 ；9. 无因次方差与方差的关系为。10. 固体颗粒中气体扩散方式主要有 分子扩散 和 努森扩散 。1.按机构原理的特点简述最基本的三类反应器及其特点，使用的反应体系，可采用的操作方式？ 2. 简述工业反应器的主要操作方式及其特点？4. 已知反应A k k P ，已知H0，k=Aexp(-E/RT)，k=Aexp(-E/RT)反应速率r=k fXA-k g(XA)；请论述对于转化率XA，如何选择操作温度？答：对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；这是由于可逆放热反应，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；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。5.基于气体在固体表面，请简述的物理吸附和化学吸附；物理吸附和化学吸附的特点；理想吸附模型的基本假设？1. 原料以0.5m3/min的流量连续通入反应体积为20m3的全混流反应器，进行液相反应：CA,CR为组分A及R的浓度。rA为组分A的转化速率，rD为D的生成速率。原料中A的浓度等于0.1kmol/m3，反应温度下，k1=0.1min-1，k2=1.25m3/kmol.min，试计算反应器出口处A的转化率及R的收率。解：所以：即为：2. 用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时间的关系如下：试求：（1） 该反应器的停留时间分布函数F()及分布密度函数E()。（2） 数学期望及方差。（3） 若用多釜串联模型来模拟该反应器，则釜的个数N；（4） 若在此多釜串联反应器内进行一级不可逆反应，反应速率常数k=1min-1，且无副反应，试求反应器出口转化率。解：（1）由图可知C0=C()=1.0，而F()=F(t)=C(t)/ C()，所以：如下图所示：平均停留时间：所以：（2）由于是闭式系统，故，所以由式（5.23）可得方差：（3）模型参数N为：（4）用多釜串联模型来模拟，前已求得N=75，应用式（3.50）即可计算转化率：.3.工业生产中的含酚废液及废气可用催化法将酚烧成二氧化碳和水，使其符合排放标准。现拟设计一固定床绝热反应器在0.1013MPa下燃烧含酚气体中的苯酚。标准状态下含酚气体处理量为1200m3/h，苯酚摩尔分数为0.0008，于473K下进入反应器，要求燃烧后气体中苯酚摩尔分数为0.0001。采用直径为8mm以氧化铝为载体的氧化铜球形催化剂，在该催化剂上苯酚燃烧反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为：k=7.03106exp-5000T，min-1。计算催化剂的用量？数据：催化剂的比表面=140m2/g，颗粒密度=0.9g/cm3，孔容=0.42cm2/g，曲节因子=3，床层孔隙率=0.38。反应气体定压摩尔比热容为30J/(mol.K)，反应热H=-2990kJ/mol。4.液相平行反应：式中为化学计量系数。目的产物为P。（1）写出瞬时选择性计算式。（2）若，试求下列情况下的总选择性：（a）活塞流反应器CA0 = CB0 = 10 kmol/m3, CAf = CBf = 1 kmol/m3；（b）连续釜式反应器，浓度条件同（a）；（c） 活塞流反应器，反应物A和B的加入方式如下图所示：反应物A从反应器的一端连续地加入，而B则从不同位置处分别连续加入，使得器内处处B的浓度均等于1kmol/m3,反应器进出口处A的浓度分别为19和1kmol/m3。解：（1）设A为关键组分，目的产物P的瞬时选择性为：(2)若，求下列情况下的总选择性。（a）活塞流反应器,因为CA0=CB0,其化学计量系数相同，所以CA=CB，则有，因此(b)连续釜式反应器(c)PFR,且B侧线分段进料，器内B的浓度均等于1kmol/m3,则6. 在等温活塞流反应器中进行一级不可逆反应，正逆反应的反应速率