化学反应工程复习题期末复习题

1、气相反应8+3H2取+为。进料时无惰性气体，CO与82以1：2摩尔比进料,

则膨胀因子出。=A。

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

KiK

2、一级连串反应A----AP—»2S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度

D［（&/&y+中

3、反应速率表达式中的温度效应项通常用B表示。

A、反应级数nB、反应速率常数k

C、反应活化能ED、气体常数R

4、若气相反应A+2B-P,则膨胀因子6,等于D。

A、1B、-1

C、2D、-2

5.化学反应工程的研究对象是Co

A、转化率B、实验室试管

C、工业反应器D、热稳定性

6、颗粒催化剂上进行一放热反应，熄火状态下催化剂表面温度为B

A、气相温度B、气相温度+最大温升

C、最大温升-气相温度D、气相温度-最大温升

7、串联反应A-P(目的)-R+S,目的产物P与副产物S的选择性程=C。

.尸一Rpo几p一几p。rip—npo几P—〃尸0

nn

A.A0~AB.孔40C.ns-nsoD.〃R-

8、全混流反应器的容积效率n=L0时，该反应的反应级数nB

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

P（主）

A

9、对于单一反应组分的平行反应S(副，其瞬间收率"p随增大而单调下

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

10、有一实验室反应器，催化剂装填高度50cm,操作线速度2.5cm/s。若工业反应器催

化剂高度为2m,空速与实验室反应器相同,则工业反应器流体线速度为—D—o

A.2.5cm/sB.5cm/sC.7.5cm/sD.10cm/s

11、一级串联反应klR.4O(l/min),k2=0.10(l/min),则间歇反应器中的最优反应时间为_

Bo

A、0.2B、4.62

C、5D、0.22

12、在一定转化率下，可逆放热反应都存在一个最优反应温度使C最大。

1

A、反应时间B、反应收率

C、反应速率D、反应选择率

13、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—。

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

14、一级不可逆液相反应A=>2R,O'。=2.30而。//加3,出口转化率盯=0.7,每

批操作时间’+'。=2・06〃，装置的生产能力为50000kg产物R/天，MR=60,则反应器的体

3

积v为q加o

A.19.6B.20.2C.22.2D.23.4

r

15、在间歇反应器中进行等温一级反应A-B,~A=^^CAmol/l-sf当0蜀=1加。〃/时，

求反应至04=601冽°/〃所需时间土=B—秒。

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

16、以下不属于理想管式反应器PFR的特点是B。

A.定态操作B.反应器内浓度处处相同

C.径向不存在浓度变化D.反应速率随轴向空间位置而变化

17、一级连串反应A-P-S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_。

皿//房)111(&/g)ln(Q/KJ1_

KKDJKJK?

A.K〔-KtB.2~ic.J—£

18、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

19、一级连串反应A-P-S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

空时工则=_Do

侬//()111(&/烙)ln(g/KJ]

AK?-&gK2-KtcJKJK?口J&K?

20、全混流反应器的容积效率n小于i.o时，且随着力，4的增大而减小，此时该反应的反应

级数n_D_。

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

21、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—。

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

22、对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率,所需的B反

应器体积最小。

2

A.间歇反应器B.平推流反应器

C.全混流反应器D.循环管式反应器(R=3)

23、当反应级数n2时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。

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

24、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

25、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—C—

装置。

A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜

26、工业反应过程优化的技术指标包括A,B,Do

A.反应速率B.反应选择率C.反应工艺D.能量消耗

md

_包乙=kdCi//

27、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为力"当平行失活对反

应物有强内扩散阻力时，d为C。

A.仁0B.=1C.-3D.仁1

28、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.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

29、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.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

30、在PFR中进行气相反应A-B+C,则组分B的膨胀因子等于—D—。

A.-1B.0C.0.5D.1

31、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

32.连续流动釜式反应器(CSTR)中的流动状态简称为Ao

A、全混流B、平推流

C、层流D、凝集流

33,催化剂颗粒内扩散对A是有利的。

A、平行反应(nKn2)B、简单不可逆反应

C、一级可逆反应D、串联反应

34、对于自催化反应，最合适的反应器或组合方式为__D__o

A.全混流反应器B.平推流反应器

C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器

35、下列BCD属于包含了传递过程影响的动力学。

A、本征动力学B、颗粒动力学

C、床层动力学D、宏观动力学

36、颗粒催化剂的临界着火温度主要和AB有关。

A、线速度B、流体浓度

C、绝热温升D、颗粒直径

37、对于一级串联反应A-P-S,若主反应活化能较小，则下列AD条件对主反应有利。

A、控制在较高的反应物浓度B、控制在较低的反应物浓度

3

C、控制在较高的温度水平D、控制在较低的温度水平

38、停留时间分布的数字特征包括A,Co

A、方差B、对比时间C、数学期望D、分布函数

39、串联反应的最优化问题是指存在C,D。

A.最大反应速率B.最优反应温度C.最优反应时间D.最大收率

40、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°。/。的在_B—范

围内。

A.0.1〜0.4B.1.5-10C.10-15D.0.4〜1.5

41、停留时间分布的实验测定方法包括O-

A.积分法B.微分法C.脉冲示踪法D.阶跃示踪法

42、流固相反应模型包括B,Co

A.平推流模型B.收缩未反应芯模型C.整体反应模型D.全混流模型

43、颗粒催化剂上进行放热反应，其定态热稳定要求同时满足B,Do

A.Qg=0B.Qg=QrC.dQg/dT>dQr/dTD.dQg/dT<

dQr/dT

44、对于平行反应，若主反应活化能较小，而反应级数较高，则下列AD条件对主反应

有利。

A、控制在较高的反应物浓度B、控制在较低的反应物浓度

C、控制在较高的温度水平D、控制在较低的温度水平

45、表征反应前后分子数变化程度的方法有CD。

A、效率因子法B、积分法

C、膨胀率法D、膨胀因子法

46、催化剂活性组分分布方式主要有ABCD。

A、均匀型B、蛋黄型

C、蛋壳型D、蛋白型

47、返混造成了反应器BC___O

A、反应物浓度上升B、产物浓度上升

C、反应物浓度下降D、产物浓度下降

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-如用浓度表示的速率常数为*c,用压力表示的速率

常数右，则Kc=(依严⑶勺。

3、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。

4、对干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。

5、化学反应工程的研究方法主要采用数学模型方法。

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饱理失活,

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“笺失活。

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.lum时,分子与孔壁的碰

撞为扩散阻力的主要因素。

10、一级串连反应(kl=9hr-1,k2=lhr-1)在CSTR中最优空时为l/3hr。

6、对于分子数变大的气相反应，反应器空时大于物料通过反应器的实际停留时间。

4

11、放热反应的反应热越大，则反应器绝热温升越大。

12、空速200（1/hr）的含义是每小时能处理的进口物料是反应器体积的200倍。

13、自催化反应的优化通常可采用一个CSTR串联一个PFRo

14、微观混合对小于一级的不可逆反应是有利的。

15、可逆放热反应最优温度分布可通过多段绝热、段间冷却的方法实施。（J）

16、提高过量比是改善高级数反应后期转化问题的有效方法。

17、相同情况下，串联反应在CSTR反应器中的选择率高于在PFR中的选择率。

18、为满足强放热反应的热稳定性要求，管式固定床反应器的存在最大容许温差。

19、非理想流动模型包括多釜串联模型和轴向扩散模型等。（）

20、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。

21、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—

乳相则有种种不同的流型。

22、在判断外扩散影响时，当Da小于1,则外扩散对反应的影响可忽略。

23、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。

24、三传一反是化学反应工程的基础。

25、串联反应的选择率随反应进程的进行不断下降,也即凡是使CP/CA增大的因素对串联反

应选择率总是不利的。

26、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。

27、对催化剂颗粒的热稳定性，提高颗粒周围流体线速度，临界着火温度变大。

四、计算题

1、（12分）一级不可逆反应A-P在等温PFR反应器中进行，180℃下转化率为0.8。

现改用等体积的CSTR反应器，其他操作条件不变，问（1）此时CSTR出口转化率为多

少？（2）若希望CSTR中反应转化率还是0.8,反应温度应提高到多少？已知反应活化

能E=70000J/molo

5

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2、（12分）在间歇釜式反应器中进行一平行反应，设主反应A-P,副反应A-S,主副反

应速率常数分别为kl,k2。实验测得50℃时Cp/Cs恒为5,当反应5分钟后，A的转化率为

0.50,反应时间延长一倍，转化率为0.75。（1）求kl和k2的值。（2）又当温度提高10℃,

测得Cp/Cs恒为3,试根据活化能的本质说明哪个反应活化能大？

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E5三.4分

3、醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳:

CH3coOH—CH,=CO+H2OCH3COOH—CH,+CO,

已知在916℃时/=4.65$T,左2=3.74s,试计算:

1）99%的醋酸反应掉的时间;

2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。

解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y,初始为C，。，则

dx

工=后—x—y）

dt

，=右（C/o-%—y）

at

d(x+y),7c\

-------=(左i+k2)(。40-x-y)

相加得出

或―n）dt

将其积分a。—（％+y）

1)当转化率为99%时

x+y=O.99CAO

----i----In---=0.549s

4.65+3.741-0.99

<_dx

SP=~T

2)瞬时选择性为⑦

x__4.65

积分得丁心3.74

x

5=-=55.4%

y

7

4、反应A-B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而在340K

时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。

达20%时，C/=0-8G«

(1.25"-1-l)x-=A/x-

式中M为常数

717”1

左300=MX——后340=M义—

12.6

ln5,M/3.2E,1

=In-M-/-1-2-.--68.314'300一击)

左300

E=29.06(kj/mol)

5、有一个反应器测其方差0：=U2.5min2,‘=15min,如果这个反应器可以用等体积多

釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A+B-2R,已知一〃=履入。3,

C/o=CBO=12，〃。///,k=11/mol-mmt求反应器的出口转化率？

2

2_^_112.5_

o°--7_7_-U.5

解：/15-①分

,1

CF；=—=>N=2

N②分

i15「•

T=—=—=7.5mm

则每个反应器的停留时间为N2①分

对第一个釜进行物料衡算

go=Ci+（-〃）%=。①分

整理得7.5C：+Cn-1=°①分

解得Qi=0.30mo///①分

同理对第二个釜进行物料衡算

Co=C42+（―厂/2）72=CA2+kCA2T2①分

解得CA2=QAAAmol/1①分

8

6、现有一有效容积为0.7511?的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m?的冷却盘管。欲

利用该反应器来进行A-R的一级不可逆的液相反应，其速率常数

=1.0788xlO9exp_5^5-9(/z-1),反应热(一中)=2092V7加oM,原料液中A的

浓度。，。二0,2加。但不含反应产物R。此原料液的密度P=1050g/l；定压比热

Cp=2.929(j/g.c)。要求原料液的进料流率为%=3加3/',反应器出口的反应液中

Q=0.04加。/〃。总传热系数u=209.2(KJ/m2-h-℃)o所用的冷却介质的温度为25℃。

试全混流反应器的热稳定性的判据来确定定常态操作是否稳定。