10精細(xì)化工反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備期中考試題答案工程

1、20122013學(xué)年第一學(xué)期 試題名稱：精細(xì)化工反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備（期中） 適用專業(yè): 2010級(jí)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)題 號(hào)一二三四總 分得 分一、選擇題（將正確答案填在括號(hào)內(nèi)，每題1分，共10分）1、下面的反應(yīng)器( a )為按幾何形式進(jìn)行分類(lèi)。a管式反應(yīng)器b間歇釜式反應(yīng)器c均相反應(yīng)器d絕熱反應(yīng)器2、某反應(yīng)按照由低溫到高溫變溫操作效果好，則該反應(yīng)器的設(shè)計(jì)通常需要（ a ）和熱量衡算方程聯(lián)立求解。a.物料衡算方程、動(dòng)力學(xué)方程 b. 物料衡算方程、動(dòng)量衡算方程c.動(dòng)力學(xué)方程d.動(dòng)量衡算方程3、某放熱反應(yīng)從326.0K開(kāi)始在絕熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，在溫度達(dá)到373.0K時(shí)開(kāi)始等溫反應(yīng)反應(yīng)始終在373K等溫進(jìn)行。那么

2、二者達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系為（ a ）。a b c4、反應(yīng)體積與反應(yīng)器實(shí)際體積的比值稱為設(shè)備裝料系數(shù)，其值大小與（ d ）有關(guān)。 a.反應(yīng)器容積 b. 反應(yīng)器內(nèi)物料溫度c.設(shè)備的大小d.物料的發(fā)泡性5、下面攪拌器攪拌流體產(chǎn)生的流型以軸向流為主的是（ a ）。a推進(jìn)式攪拌器b渦輪式攪拌器c槳式攪拌器d錨式攪拌器6、將豆油分散到水中制成豆油-水的懸浮液，則該非均相液體的分散過(guò)程適宜的攪拌器為（ a ）。a.渦輪式攪拌器b. 推進(jìn)式攪拌器c.平槳式攪拌器d.錨式攪拌器7、對(duì)于連串反應(yīng)A+BPS, P為主產(chǎn)物，生成S的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1，生成P的反應(yīng)級(jí)數(shù)為2，則適宜選用的反應(yīng)器為（ a ）。a.

3、間歇釜式反應(yīng)器 b.單釜連續(xù)反應(yīng)器c.半間歇釜式反應(yīng)器d.多釜串聯(lián)反應(yīng)器8、對(duì)于平行反應(yīng)A+BP, 2A+BS, P為主產(chǎn)物，生成S的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1，生成P的反應(yīng)級(jí)數(shù)為2，則適宜選用的反應(yīng)器為（ a ）。a.間歇釜式反應(yīng)器 b.單釜連續(xù)反應(yīng)器c.半間歇釜式反應(yīng)器d.多釜串聯(lián)反應(yīng)器9、使用普通夾套換熱，要求換熱介質(zhì)溫度高于200，適宜的換熱介質(zhì)為（ b ）。a.高壓氣水混合物 b.有機(jī)載熱體c.高壓飽和蒸汽d.低壓飽和蒸汽10、下面換熱結(jié)構(gòu)可以同時(shí)具有換熱和改變物料流動(dòng)狀態(tài)的是（ c ）。a. 普通夾套b短管焊接加強(qiáng)夾套c.立式蛇管d.蜂窩夾套二、判斷題（每題1分，共10分）1、攪拌良好的釜式反應(yīng)

4、器可以認(rèn)為符合理想置換流動(dòng)模型。（ × ）2、細(xì)長(zhǎng)型的管式反應(yīng)器可近似地看成理想混合反應(yīng)器。（ × ）3、因?yàn)榉磻?yīng)速率恒為正值，所以對(duì)于原料的反應(yīng)速率表示為。（ ）4、若反應(yīng)速率的定義式寫(xiě)成，則在數(shù)值上反應(yīng)組分有關(guān)。（ × ）5、化學(xué)反應(yīng)的活化能愈大，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響就愈敏感，高溫更有利于高活化能反應(yīng)的進(jìn)行。（ ）6、對(duì)于任何反應(yīng)類(lèi)型，提高反應(yīng)物的濃度均有利目標(biāo)產(chǎn)物的生成。（ × ）7、對(duì)于等溫操作的間歇反應(yīng)器，其傳熱量變化規(guī)律可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)確定。（ ）8、間歇釜式反應(yīng)器與半間歇釜式反應(yīng)器內(nèi)物料的操作參數(shù)均隨時(shí)間而變，均屬于非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。（ ）

5、9、連續(xù)釜式反應(yīng)器穩(wěn)定定常態(tài)操作的必要條件是Qg=Qr且。（ × ）10、切線流的優(yōu)點(diǎn)是可以提高夾套的傳熱速率，但對(duì)其它過(guò)程往往產(chǎn)生不利影響，使攪 拌效率降低。因此工業(yè)生產(chǎn)中需要克服之。（ ）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1、根據(jù)精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的主要特點(diǎn)說(shuō)明對(duì)化學(xué)反應(yīng)器的基本要求？(1)有較好的適應(yīng)性，以完成多品種或多步反應(yīng)；(2)能使反應(yīng)物有合理的濃度、溫度分布，以盡可能地抑制副反應(yīng)的發(fā)生；(3)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能確保傳質(zhì)效果；(4)有較強(qiáng)的傳熱能力；(5)要求設(shè)備材料、型式和結(jié)構(gòu)具有可靠的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性能 。2. 確定反應(yīng)器體積依據(jù)的基本方程有哪些？方程的確立包括哪些步驟？ 確

6、定反應(yīng)器體積依據(jù)的基本方程有：物料衡算式、熱量衡算式、動(dòng)量衡算式、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。 方程的確立的步驟為：變量的確定，包括自變量和因變量控制體積的確定：即在多大的空間范圍內(nèi)進(jìn)行各種衡算。其選擇原則是以能把化學(xué)反應(yīng)速度視做定植的最大空間。 依據(jù)相應(yīng)理論建立上述衡算式。3. 化工廠常見(jiàn)的高溫?zé)嵩从心男?？化工廠常見(jiàn)的高溫?zé)嵩从懈邏猴柡驼羝?、高壓氣水混合物、有機(jī)載熱體、煙道氣、電加熱等。4.常見(jiàn)的攪拌附件有哪些？說(shuō)明其各自的用途和安裝方式。常見(jiàn)的攪拌附件有擋板和導(dǎo)流筒。擋板的作用：加劇流體的湍動(dòng)程度，消除切線流，提高攪拌器的剪切性能。擋板的安裝方式：貼壁垂直安裝、貼壁傾斜安裝、離壁垂直安裝、離壁傾斜安裝

7、、有傳熱蛇管時(shí)安裝在蛇管內(nèi)側(cè)。導(dǎo)流筒作用：使槳葉排出的流體在導(dǎo)流筒內(nèi)外形成上下循環(huán)流，從而更嚴(yán)格地控制流體流型，并可得到高速渦流和高倍循環(huán)量，從而起到防止短路，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱的作用。導(dǎo)流筒通常作為推進(jìn)式及渦輪式攪拌器的攪拌附件使用。安裝在攪拌器外側(cè)。5. 為什么連續(xù)釜式反應(yīng)器的操作穩(wěn)定性和安全性高？連續(xù)釜式反應(yīng)器符合理想混合流動(dòng)模型，連續(xù)釜式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)的推動(dòng)力小，反應(yīng)速度低，熱量產(chǎn)生速度慢，由于攪拌的存在，傳熱效果好，物料均勻，不存在局部過(guò)熱。在連續(xù)釜式反應(yīng)器中物料量比較大，當(dāng)進(jìn)口條件發(fā)生一定波動(dòng)時(shí)，釜內(nèi)感應(yīng)不是很明顯，可保持原有的穩(wěn)態(tài)操作，具有比較高的操作穩(wěn)定性。6. 寫(xiě)出間歇

8、攪拌釜式反應(yīng)器的絕熱方程，并說(shuō)明利用其如何預(yù)測(cè)裝置的安全性？間歇攪拌釜式反應(yīng)器的絕熱方程為： 式中：T反應(yīng)體系溫度，T0反應(yīng)體系初始溫度，xA反應(yīng)體系某一時(shí)刻轉(zhuǎn)化率，xA0反應(yīng)體系初始刻轉(zhuǎn)化率，絕熱系數(shù)，即轉(zhuǎn)化率為100%時(shí)，反應(yīng)體系的溫度變化。由此絕熱方程，可以計(jì)算出絕熱狀態(tài)下，當(dāng)反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化，即轉(zhuǎn)化率為100%時(shí)，反應(yīng)體系所能達(dá)到的最高溫度，由此可計(jì)算出反應(yīng)體系的對(duì)應(yīng)壓力，從而可結(jié)合反應(yīng)器的耐壓極限預(yù)測(cè)反應(yīng)的安全性。四、計(jì)算題(每題10分，共50分)1.間歇釜式反應(yīng)器中，進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A+BR，速率方程為rA=kCA，等溫操作，K=3m3/kmol，原料初始濃度為0.25 kmol/

9、 m3，單位時(shí)間獲得產(chǎn)品的量為0.9 kmol /hr，,每批操作的輔時(shí)為1小時(shí)，使A的轉(zhuǎn)化率為90%，10m3的反應(yīng)釜夠用否？已知裝料系數(shù)為0.75。解：rA=kCA= kCA0（1-XA）t=t+t0=0.77+1=1.77hr10m3的反應(yīng)釜夠用。2.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行以下等溫液相反應(yīng)：A+BR+S， 動(dòng)力學(xué)式為rA=KCA2，速度常數(shù)k=1.25kmol-1m3min-1，初始濃度CA0 =0.5kmol/m3，混合物的物料處理量為3.0m3/h，設(shè)備的裝料系數(shù)為0.8，輔助操作時(shí)間為40min,求A的轉(zhuǎn)化率為0.95時(shí)，需要多大的反應(yīng)器進(jìn)行操作？解：3. 在直徑1.1m的反應(yīng)釜內(nèi)，裝

10、有直徑為0.4m的三葉推進(jìn)式攪拌器，全擋板，攪拌轉(zhuǎn)速400/min，s/d=1，c/d=1，密度為1020kg/m3，黏度2X10-3pa.s。液體高度1.1m。求攪拌功率。若無(wú)擋板結(jié)果如何？K1=41，K2=0.32，=2.3，=18，=0.28解：全擋板，y=0，x=0Ps=K2n3d5=0.32×1020×（400/60）3×0.45=990.3W無(wú)擋板，y0，=0.284. 單釜連續(xù)反應(yīng)器中等溫條件下進(jìn)行一液相反應(yīng)A+BàR+S，rA=KCACB，反應(yīng)條件下K=3.2m3/Kmol.h,原料流量為2.0m3/hr，其中A,B的濃度分別為1.2Kmol/m3和1.5 Kmol/m3，設(shè)備的裝料系數(shù)為0.8，要求A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%，10 m3的反應(yīng)器具有多大的后備能力？解： 5.單釜連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行一液相反應(yīng)