化学反应工程期末考试真题

1化学反应工程原理一、选择题1、气相反应CO+3H2CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子CO=__A_。A.-2B.-1C.1D.22、一级连串反应ASK1K2P在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度max,PC___A____。A.122)(210KKKAKKCB.22/1120]1)/[(KKCAC.122)(120KKKAKKCD.22/1210]1)/[(KKCA3、串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性PS=__C_。A.AAPPnnnn00B.00APPnnnC.00SSPPnnnnD.00RRPPnnnn4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。A.＜0B.=0C.≥0D.＞05、对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P随AC增大而单调下降，则最适合的反应器为____B__。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___。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7、一级不可逆液相反应A2R，30/30.2mkmolCA，出口转化率7.0Ax，每批操作时间htt06.20，装置的生产能力为50000kg产物R/天，RM=60，则反应器的体积V为_C_3m。A.19.6B.20.2C.22.2D.23.48、在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，slmolCrAA/01.0，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间t=____B___秒。A.400B.460C.500D.5609、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opt_____D__。A.1212)/ln(KKKKB.1221)/ln(KKKKC.2112)/ln(KKKKD.211KK10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t不包括下列哪一项____B___。2A.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、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。A.1B.2C.3D.412、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_。A.＜0B.=0C.≥0D.＞013、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0B.=1C.＞1D.＜114、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__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___C____装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dmidCkdtd，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为__C__。A.≈0B.=1C.→3D.≈117、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、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0U是根据具体情况定的，一般取流化数mfUU0在__B__范围内。A.0.1～0.4B.1.5～10C.10～15D.0.4～1.521、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件CA．移热速率放热速率B．移热速率放热速率C．移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率D．移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率22、气固催化反应本征速率是指排除C阻力后的反应速率。A．外扩散阻力B．内扩散C．内外扩散D．吸附和脱附23、等温液相反应A+B→Prp=klCACB，2A→RrR=k2CA2P为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用DA．间歇釜式反应器，A和B一次性加入；B．全混流反应器；C．半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加；D．半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加。24、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个B反应。A．慢速B．可逆C．自催化D．不可逆25、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应ASK1K2P若保持相同的转化率xA，调节反应温度使3k2/k1降低，则P的收率将AA.增大B．减小C．不变D．先增后减26、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为___A___。A.空时τB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间27、阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为___B___。A.E（t）曲线B.F（t）曲线C.I（t）曲线D.y（t）曲线28、气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=___D___。A.厚度/2B.RC.R/2D.R/329、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三、分析解答题1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）2、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（①分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为0AC的流体，（①分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。（①分）对应的曲线为F（t），0)(AACCtF。（②分）3、简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。4、对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）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；2）这是由于可逆放热反应，由于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；3）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、简述气-液反应的宏观过程：A（g）+bB（l）→产物（l）？1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；4）气相产物向气相主体扩散。6、简述固定床反应器的优缺点？1）催化剂在床层内不易磨损；2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。7、对于反应ARk1k2S，21ARCkr，其活化能为1E；ASCkr2，其活化能为2E，当1E＞2E时如何选择操作温度可以提高产物的收率？4答：对于平行反应ARTEEARTERTESRRCekkCekekrrS12212010/20/10，所以，当1E＞2E时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率10、简述理想反应器的种类？通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的组成进行计算便可以达到反应的转化率12、简述理想反应器的种类。答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间四、计算题1、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：OHCOCHCOOHCHk22312432COCHCOOHCHk已知在916℃时121174.3,65.4sksk，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0AC，则)(01yxCkdtdxA)(02yxCkdtdyA相加得))(()(021yxCkkdtyxdA将其积分dtkkyxCyxdA)()()(210tkkyxCCAA)()(ln21001）当转化率为99%时099.0ACyx5st549.099.011ln74.365.412）瞬时选择性为dydxSP积分得74.365.421kkyx%4.55yxS2、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。解：nAAAkCdtdCrAACCtnAAtdtCdC00即ktCCnnAnA1011111达20%时，08.0AACCtMtCnknnA11)125.1()1(1110式中M为常数∴6.121300Mk2.31340Mk)34013001(314.86.12/2.3/lnln300340EMMkkE=29.06（kJ/mol）3、气相反应在400K时的速率式hatmPrAA/66.32，求Ck。4、有一个反应器测其方差min15,min5.11222tt，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BAACkCr，lmolCCBA/1200，min/1mollk，求反应器的出口转化率？解：5.0155.1122222tt①分212NN②分则每个反应器的停留时间为min5.7215Nt①分6对第一个釜进行物料衡算12111110)(AAAAAkCCrCC①分整理得015.7121AACC①分解得lmolCA/30.01①分同理对第二个釜进行物料衡算22222221)(AAAAAkCCrCC①分解得lmolCA/144.02①分%6.851144.01020AAAACCCx6、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A→2R，AAkCrkmol/m3·h，k