化學(xué)反應(yīng)工程期末試卷

1、1.化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究_的科學(xué)。ab2.化學(xué)反應(yīng)速率式為-ra=kccacb，如用濃度表示的速率常數(shù)為kc，用壓力表示的速率常數(shù)kp，則kc=_kp。3.p(主)as(副)均為一級不可逆反應(yīng)，若e主e副，選擇性s與_無關(guān)，僅是平行反應(yīng)_的函數(shù)。p4.對于反應(yīng)級數(shù)n0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_反應(yīng)器為宜。5.對于恒容的平推流管式反應(yīng)器_、_、_一致。6.若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱為_。7.流體的混合程度常用_、_來描述。8.催化劑在使用過程中，可能因晶體結(jié)構(gòu)變化、融合等導(dǎo)致表面積減少造成的_失活，也可能由于化學(xué)物質(zhì)造成的中毒或物料發(fā)生分解而造成的_失活。9

2、.對于多孔性的催化劑，分子擴散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在約_時，分子與孔壁的碰撞為擴散阻力的主要因素。10.絕熱床反應(yīng)器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當(dāng)作平推流處理，只考慮流體流動方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用_模型來計算。11.對于可逆的放熱反應(yīng)，存在著使反應(yīng)速率最大的最優(yōu)溫度ttopt和平衡溫度eq，二者的關(guān)系12.描述流化床的氣泡兩相模型，以0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流化空時opt_。為_。uu速度mf通過，而其余部分_則全部以氣泡的形式通過。13.描述流化床的數(shù)學(xué)模型，對于氣、乳兩相的流動模式一般認(rèn)為_相為平推流，而對_相則有種種不同的流型。14.多相反應(yīng)過程是指

3、同時存在_相態(tài)的反應(yīng)系統(tǒng)所進行的反應(yīng)過程。ii.1.一級連串反應(yīng)aps在全混流釜式反應(yīng)器中進行，使目的產(chǎn)物p濃度最大時的最優(yōu)t=c.d.kkln(k/k)ln(k/k)2112a.k2-k1b.k2-k1ln(k/k)121kk12122.全混流反應(yīng)器的容積效率小于1.0時，且隨著ca的增大而減小，此時該反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)n_。a.0b.=0c.0d.03.當(dāng)反應(yīng)級數(shù)n_時，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。a.=0b.=1c.1d.14.軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與_無關(guān)。a.示蹤劑的種類b.示蹤劑的輸入方式c.管內(nèi)的流動狀態(tài)d.檢測位置5.對于氣-液相反應(yīng)幾乎全部在液相

4、中進行的極慢反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，應(yīng)選用_裝置。a.填料塔b.噴灑塔c.鼓泡塔d.攪拌釜6.催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為-dydt=kcmyddi，當(dāng)平行失活對反應(yīng)物有強內(nèi)擴散阻力時，d為_。1/6a.0b.=1c.3d.17.不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點是_。a.粒子與流體間有溫度差b.粒子與流體間無溫度差c.床層徑向有溫度梯度d.床層軸向有溫度梯度8.不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點是_。a.粒子與流體間有濃度差b.粒子與流體間無濃度差c.床層徑向有溫度梯度d.床層徑向有濃度梯度9.下列哪一項不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第級模型

5、的特點_。a.各參數(shù)均為恒值b.參數(shù)值不隨床高而變c.參數(shù)值與氣泡大小無關(guān)d.參數(shù)值與氣泡大小有關(guān)10.流化床反應(yīng)器中的操作氣速u0是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)u0umf在_范圍內(nèi)。a.0.10.4b.1.510c.1015d.0.41.5iii.簡答題1.(5)簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間三者關(guān)系？2.(5)簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應(yīng)曲線？3.(5)簡述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：a（g）+bb（l）產(chǎn)物（l）？4.(5)簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點？5.(5)簡述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點？6.(5)簡述雙膜理論？iv.計算題1.(10)醋酸在高溫

6、下可分解為乙烯酮和水，而副反應(yīng)生成甲烷和二氧化碳：k1k2chcoohch=co+hochcoohch+co322342k=4.65s-1,k=3.74s-1已知在916時12，試計算：1）99%的醋酸反應(yīng)掉的時間；(6分)（2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。4分）2.(10)有一級不可逆反應(yīng)ap，在85時反應(yīng)速率常數(shù)為3.45h-1，今擬在一個容積為10m3的釜x=0.95式反應(yīng)器中進行，若最終轉(zhuǎn)化率為a，設(shè)該反應(yīng)的處理量為1.82m3/h，今若改用兩個容ch1chcl3chcldtdt反應(yīng)速度；，在恒溫恒容下求等容積的兩釜串聯(lián)全混流反積相等的串聯(lián)釜操作，求反應(yīng)器的總?cè)莘e？3.(1

7、0)(a)(p)(s)kk6665642dcdc-a=kcp=kc-kc1a1a2psk=1.0(h-1)k=0.5(h-1)p應(yīng)器內(nèi)進行這一反應(yīng)時,求目的產(chǎn)物p的選擇性，其中1,2，=0c=1mol/lvv=t=1(h),c0p0=cs0a0,。4.(10)有一個反應(yīng)器測其方差s2t=112.5min2,t=15min，如果這個反應(yīng)器可以用等體積多釜串聯(lián)模型來描述，并在這個反應(yīng)器中進行液相反應(yīng)a+b2r，已知-ra=kcacb，ca0=cb0=12mol/l，k=1l/molmin，求反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率？5.(5)用多級全混流串聯(lián)模型來模擬一管式反應(yīng)裝置中的脈沖實驗，已知t=8.971，s2

8、t2=6.187，k=0.15求1）推算模型參數(shù)n；2）推算一級不可逆等溫反應(yīng)的出口轉(zhuǎn)化率。2/6(rt)(a+b)1.(1)化學(xué)反應(yīng)的工程問題2.(1)3.(2)濃度、溫度4.(1)平推流5.(3)平均停留時間、反應(yīng)時間、空時6.(1)微觀流體7.(2)調(diào)勻度s、流體的混合態(tài)8.(2)物理、化學(xué)9.(1)0.1um10.(1)擬均相一維11.(1)t-teqopttteqopt=re-e21eln2e112.(1)u-u0mf13.(2)氣、乳14.(1)兩個或更多1.(2)d2.(2)d3.(2)d4.(2)c5.(2)c6.(2)c7.(2)a8.(2)a9.(2)c10.(2)b（1.

9、(5)空時是反應(yīng)器的有效容積與進料流體的容積流速之比。分）反應(yīng)時間是反應(yīng)物料進入反（應(yīng)器后從實際發(fā)生反應(yīng)的時刻起到反應(yīng)達某一程度所需的反應(yīng)時間。分）停留時間是指反應(yīng)物進入反應(yīng)器的時刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時間。分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時間且等于反應(yīng)時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。（分）（2.(5)階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為c含有示蹤劑a且濃度為a0的流體，（分）同時保持系統(tǒng)內(nèi)流動模式不變，并在切換的同時，在出口處測出出口流體中示蹤劑a的濃度隨時間的變化。（分）對應(yīng)的曲線為f（t），cf(t

10、)=caa0。（分）3.(5)1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平衡；分2）反應(yīng)物氣相組分a從氣液相界面擴散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；分3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴散，氣相產(chǎn)物則向界面擴散；分4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴散。分4.(5)（凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。分）1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；（分）2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；（分）3）固定床中的傳熱較差；（分）4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。（分）25.1）以u0的氣速進入床層的氣

11、體中，一部分在乳相中以起始流動速度umf通過，而其余部分以（u0-umf）則全部以氣泡的形式通過；）床層從流化前的高度lmf增高到流化時的高度lf，完全是由于氣泡的體積所造成；3）氣泡相為向上的平推流，大小均一；4）反應(yīng)完全在乳相中進行；5）氣泡與乳相間的交換量q為穿流量q與擴散量之和。分（6.(5)該模型設(shè)想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，分）而把氣液。兩相阻力集中在這兩個流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力（分）。組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴散過程來進行傳質(zhì)的，通過氣膜傳遞到相界面的溶質(zhì)組分瞬間的溶于液體且達到平衡（分）。因此，把復(fù)雜

12、的相間傳質(zhì)過程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴散過程的疊加（分），相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和（分）1.(10)解：設(shè)在時間t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為ca0，則dxdt=k(c1a0-x-y)分3/6dydt=k(c2a0-x-y)分dt相加得分d(x+y)=(k+k)(c-x-y)12a0c-(x+y)d(x+y)將其積分a0=(k+k)dt12lnca0ca0-(x+y)=(k+k)t12分1）當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時x+y=0.99ca0分t=11ln=0.549s4.65+3.741-0.99分2）瞬時選擇性為s=pdxdy分積分得xk=1=yk24.653.74分s=xy=

13、55.4%分2.(10)解：由于兩等體積釜串聯(lián)，則t=t12分(1+kt)nca,n=ca0i分cc(1+kt)2=a0ia2分而x=ac-ca0ca0a2=1-cca2=0.95a0分即(1+kt)2=20t=1.006hii分v由t=iviv=tvii00=1.0061.82=1.83m3分v=2v=3.66m3i反應(yīng)器的總?cè)莘e為分3.(10)解：等容積釜串聯(lián)應(yīng)有t=t1+t2t=t=1/2t=0.5h12分對第二個全混流反應(yīng)器作物料衡算v(c0a1-c)=kcva21a22分ca2=ca1=1+kt12ca0(1+k)2k=kt=kt=0.5111112分4/6對于p:v0(ca1-c)=v(kca221a2+kc)2p2分cp2=kc1a0(1+k)2(1+k)12kc1a0+(1+k1)(1+k2)2k2=kt22=0.25分ca21=0.444mol/l(1+0.5)2分p2=0.5c0.5+(1+0.5)2(1+0.25)(1+0.5)(1+0.25)2分cs2=1-(0.444+0.391)=0.165mol/l分ccp2=0.391=2.370.165s2分152=0.54.(10)=s2st2解：qt2=112.5分s2=q1nn=2分則每個反應(yīng)器的停留時間為n=對第一個釜進行物料衡算t=t152=7.5min分ca0=ca1+(-r)t=c