化学反应工程期末复习题

化学反应工程期末复习题1.空间时间τ的定义是在进口条件下处理一个反应器体积的流体所需要的时间，空间速度SV的定义是在单位时间内投入单位有效反应器容积内的物料体积,二者之间的关系是互为倒数。2停留时间不同的物料之间的均匀化过程称为返混，按返混情况不同反应器被分为四种类型，分别是完全不返混型反应器、充分返混型反应器、部分返混型反应器和非理想流反应器。3.对于反应2A+B=3P+S，膨胀因子δA=，膨胀率εA=。4．反应器物料的停留时间分布曲线是通过物理示踪法测定的，目前采用示踪剂的主要输入方式有阶跃输入法和脉冲输入法。5.物料在反应器内停留时间是一个随机过程，通常用二个函数及二个特征值予以描述；这二个函数分别是停留时间分布函数F(t)

和停留时间分布密度函数E(t)

，二个特征值则是平均停留时间

和停留时间分布的方差。6.设E(θ)、F(θ)分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分布函数，θ为对比时间。若反应器为PFR，则F(1)=1，E(1)=∞，F(0.5)=0，E(0.8)=0。7．气固相催化反应的7个步骤、3个过程，其中三个过程分别是_外扩散、_内扩散和化学动力学_过程。8．固体催化剂由三部分组成，活性组分、助剂和载体。通常对活性组分的要求是具有_高的催化活性、选择性和抗毒性。9．若Wi是直径为di的粒子所占的质量分数，则混合粒子的平均粒径________。10．在流态化操作中，勾流和节涌是聚式流化床两种常见的不正常操作情况。11按传热条件分类，反应器可分为等温_反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。12.动力学方程表现的是化学反应速率与反应物温度、浓度之间的关系。而建立动力学方程常采用两种方法，分别是积分法和微分法。13.在循环反应器中，当循环比β为0时，还原为平推流反应器；当循环比β→∞时，变为全混流反应器；当0<β<∞时，反应器属于非理想流动反应器。14.影响固定床空隙率的因素有颗粒体积和床层体积。15.复合反应的瞬时选择性是指在反应过程中某一瞬时生成目的产物消耗A的速率与在反应过程中同一瞬时A的消耗速率的比值。16．对比时间是指停留时间与空间时间的比值。17.．化学增强因子β的定义是，化学吸收时无化学反应条件下液膜厚度δL与有化学反应条件下液膜厚度δL'

的比值。18.N个平推流反应器串联操作，其总体积VR比一个具有体积为VR的单个平推流反应器所能获得的转化率____(大、小、相同）。19.对恒容、定常态流动的N个全混釜串联操作系统，其总体积与单个全混釜体积均为VR，达到相同转化率时前者所需的空间时间比后者___(大、小、相同）。20.对平推流或间歇反应器，平均选择性与瞬时选择性的关系式为__________；对全混流反应器，平均选择性与瞬时选择性的关系式为____。21.当完全没有返混时，当返混达到极大程度时，当返混介于二者之间时，即非理想流动时，介于__0_和__1_之间。22.活性中心指固体催化剂表面能够与气相分子发生反应的原子，覆盖率的定义是被某一组分覆盖的活性中心数与总的活性中心数的比值。23.壁效应是指靠近壁面处的空隙率比其它部位大，为减少壁效应的影响，要求床层直径至少要大于颗粒直径的8倍以上。0124拟均相是指流动相和固定相结合，视为同一相，对于固定床反应器，一般有拟均相模型和非均相模型两种，其中拟均相模型通常又分为三种，分别是一维拟均相平推流模型一维拟均相带有轴向返混的模型和二维拟均相模型。25对于气液反应，根据双膜模型，慢反应主要在_____进行，快速反应主要在_____进行，中速反应主要在_____进行。26.对于反应(目的产物)（付产物）已知：a1>a2,b1<b2,要使目的产物的产率尽可能高，若在间歇反应器中反应，应采用__________加料方式；若在多釜串联全混流反应器中反应，应采用__________加料方式。27.对于气液相反应中的漫反应，化学增强因子β=1，当八田准数γ>2时，β∞28.反应物A的水溶液在等温CSTR中进行二级反应，出口转化率为0.4，现改在等体积PFR中进行，则出口转化率为

。29.等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为

，进行二级不可逆反应，两者体积之比为

。30.可逆放热反应在不同转化率下的最佳温度不同，一般而言，转化率越高，最佳温度越

。31.在气固相催化流化床反应器中，稀相段的作用是保证流化床内因因气泡破裂而挟带的固体颗粒重新回来浓相段。二．简答题1.转化率、选择性、产率的定义各是什么？三者的关系如何？2．何谓气固相催化本征动力学？3．兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型以及弗鲁德里希吸附模型的主要区别是什么？分别写出各种模型活化能与覆盖率的关系式。4.PFR和CSTR反应器进行物料料衡算时,为什么前者取体积微元考察,后者用整个反应器容积考察，分别写出两者的基本设计方程式。5.CSTR中进行一级不可逆均相放热反应，请作图分析给出全混釜的稳定和不稳定操作点，并指出全混釜的热稳定性的必要条件。6．何谓催化剂的活性中心？在进行催化反应时，为什么催化剂具有高度选择性、易中毒？7.简述双膜理论8.用模型法解决化学反应工程的步骤是什么?9.催化剂的性能主要包括哪些?对催化剂性能影响最大的物理性质主要有哪些?10.什么是平均选择性？什么是瞬时选择性？分别写出对于PFR和CSTR两类反应器平均选择性与瞬时选择性的关系式。三．证明题

1.对于一个反应过程，其中，KA、KR分别是组分A和R的吸附平衡常数，Ks是反应平衡常数，PA、PR分别是组分A和R的平衡分压。对于晌一个耕可逆懒反应疏过程乌，震，如果型存在归两种直活性慢中心σ1、σ2，分泊别仅源吸附A和B，试侄推导疗当化躺学反粉应为毁控制嫂步骤宽时：其中:kR、kR'分别庆表示毯正、烦逆反衬应速亚率常鸟数，KA、KB、KR、KS分别怨表示厅组分A、B、R、S的吸药附平玻衡常拼数，PA、PB、PR、PS分别糠表示戴组分A、B、R、S的平质衡分泡压，晒要求肥写出蛮具体蛋的推芹导过含程。3．对于船等温魄、恒竿容下黄的基市元反腰应，目的什产物镰为P，设缓开始为时各捆组分的留浓度CA0，CP0=CS0=0，试抬证明邪当反妈应时碧间为时，P浓度汪最大浇；且P61倍-6桥24.自催候化反翅应(1券)、（2）均提为基话元反夺应，试证讲：最坏大反胞应速露率对筑应的穷反应漠物A的浓箩度CAo污ptP49暑-5榴05.试证唯：对六于可颗视为础一维廉拟均睬相平晃推流廉模型邻的固定逆床反些应器巡寿，有派：U0、CA0分别移为组炒分A进入守反应师器时江的流酒速、债浓度仙，xA为组仁分A流过宋反应彻器的晚长度抛为l时，佛组分A的转辫化率绵。εB：床也层空健隙率傍。6.有一竿气固希相催母化反虾应，申试根获据所聪给反蔑应式魔和动咐力学僵方程港，推断简反应霸机理寄和控号制步啄骤，反牢应式思：A办+字B后=淋C；动力颜学方像程：其中庭，k为反领应速不率常未数，KA、KB、KC、PA、PB、PC分别晴为组状分A、B、C的吸遣附平邮衡常灶数和碰平衡赞分压链，要蜻求写送出具边体的沈推导奇过程轻。四、芦计算松题1.用醋功酸与售丁醇刑生产架醋酸户丁酯悔，反背应式司为：反应伤物配陕比为阔：A(革mo疲l)粪:B浮(m模ol友)=磨1:编4.鼓97，以韵少量更硫酸为贪催化福剂，盒反应身在10朱0℃下进杜行。竭以A为考误察组分的析动力要学方窃程式逗为：(-rA)=kCA2，已任知k=17剖.4赴L·驰km案oL-1·m斥in-1,物料涌密度岗为75最0k轰g·泰m-3，且怎反应前戏后不帜变，损每天萝生产24径00葡kg醋酸思丁酯历（忽射略分月离损失额），A的转推化率收为50％时，试计校算：(1贡)当每孤批操乞作的坦辅助货时间泽为30绕mi咬n，假间歇秆反应袖器的残有效五容积泥；(2染)活塞库流反投应器晋的有企效容渗积；(3删)全混计流反兴应器犯的有胜效容眨积；(4招)两釜磁全混么流串鬼联反叔应器涉，使轧第一奋釜中A的转霞化率默为32父.3究%，第品二釜50弃%，反词应器眯的总凯的有难效容挣积。2．A进行筝平行亿分解板反应懂，其本速率骂式为↗RrR=1蚁k柿mo捷l·互m-3mi外n-1A乌→SrS=2cAkm帐ol乳·m-3mi兼n-1↘TrT=cAkm涌ol衣·m-3mi号n-1其中R是所瓣要求另的目奥的产大物，cA0=1捉km仇ol拐·m-3。试葱问在励下述旧反应亚器进横行等粉温操秋作时码，预棋计最延大的cR为多颜少?(杨1)全混醉流反尾应器采；(2摔)平推义流反凤应器表。低浓包度操歪作对携生成戏目的腥产物R有利练，对摸全混烂流反应背器，喜可在极低拼的浓则度下操作注：失全混镰流反思应器抛的平誓均选转择性阶等于获其瞬滑时先绪择性3．用柱纯水帝吸收CO、O2等气的体中闯少量速的NH3，已恼知在茅操作孕温度(1爸0℃木)下NH3的亨令利系数HA=1碍.0材1k壮Pa圣·L百·m时ol-1；CO2，O2亨利垫系数HA=1守.0暖1×爽10纪5遵kP活a·耍L·锦mo候l-1。试触求假定NH3，CO，O2在水悄中即沈液相蓬中传翻质系炮数相等，棵且kAG=4丈.0萝5×夕10-3mo绢l·垫cm砖·k映Pa-1L-1s-1；kAL=0城.0盖1c羊m·赖s-1。她试求灵：（1）气次膜和唉液膜丑阻力窜各为粪多少跌？（2）应紫采用添哪种势形式燥的速地率式闷？（3）采用肃化学往吸收速是否矛都可喉用？中为什吃么？4．P69第15题5.均相渣气相槽反应A→锐2R，其锤动力否学方程为-rA=kcA，该召过程株在18蚕5℃，50沿0k美Pa下在某一平旧推流得反应遭器中肉进行款，其童中k=1圈0-2s-1，进锁料量FA0=3葡0k至mo框l/腐h，原假料含50％惰撕性气拒体，绳为使锄反应树器出与口转化率疑达80％，拔该反欺应器鸡体积预应为伪多大?6.平行袭液相律反应A→犯PrP=1A→禁RrR=2cAA→乏SrS=cA2已知cA0=2莲km晶ol赏·m-3，cAf=0乒.2蛙km跨ol锯·m-3，求钥下列反应斤器中输，cP最大召为多评少?红(1地)平推驰流反治应器；(2达)全混头流反午应器跑；(3滥)两相异同体身积的全混吓流反要应器破串联汇，cA1=1壮k丑mo稻l·康m-3。7．在一格直径第为2m，静腰床高舒为0.缺2m的流巷化床矿中，滴以操除作气功速u=骨0.书3m桨·s-1的空叠气进礼行流问态化宏操作棍，已庸知数托据如禾下：dp=8拦0×10-6m，ρP=2储20字0尼kg野·m-3，ρ=2kg提·m-3，μ=陵1.望90×10-2mP腾a·塔s，εmf=0蓝.5求床剑层的