化學反應工程試題

化學反應工程原理一、選擇題1、氣相反應CO+3巧CH4+嗎°進料時無惰性氣體，CO與H2以1：2摩爾比進料,則膨脹因子5COA。A.-2B.-1C.1D.22、一級連串反應在間歇式反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度3、CP,maxAC(hK-KA.A0K2串聯(lián)反應AB.CAo—[(K/K)1/2+1]221C.C(牛點A0K1CAo—D[(K/K)1/2+1]2D.12（目的）一R+S,目的產(chǎn)物P與副產(chǎn)物S的選擇性SP=n—nTOC\o"1-5"\h\z—ppoA.n—nA.A0A

n—n—PP0B.nB.A0

n—n—PP0n—nC.SS0

n—n—ppon—nD.RR04、4、D.>0全混流反應器的容積效率叮=時，該反應的反應級數(shù)n―B__。A.<0B.=0C.5、對于單一反應組分的平行反應降，則最適合的反應器為BA.平推流反應器C.多釜串聯(lián)全混流反應器S(副),B.D.6、其瞬間收率9C隨A增大而單調(diào)下全混流反應器全混流串接平推流反應器A___。對于反應級數(shù)n>0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A.平推流反應器B.全混流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器D.全混流串接平推流反應器7、一級不可逆液相反應A=2r，CAo=2.30km°l'm3，出口轉(zhuǎn)化率XA=0.77、操作時間t+10=2.06h，裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天，Mr=60，則反應器的體積V為Cm3。A.B.C.D.8、在間歇反應器中進行等溫一級反應A-B，—rA=0.01CAm°l/1-s，當CAo=1m°l/1時,求反應至CA=0.01m°l/1所需時間t=B___秒。A.400B.460C.A.400B.460C.500D.5609、一級連串反應A-P-S在全混流釜式反應器中進行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時的最優(yōu)空時ToptDA.ln(K/K)21~KA.ln(K/K)21~K—K21B.ln(K/K)12~K—K21C.ln(K/K)2L

、KK12D.1VKK1210、分批式操作的完全混合反應器非生產(chǎn)性時間'0不包括下列哪一項_B。A.加料時間B.反應時間C.物料冷卻時間D.清洗釜所用時間11、全混流反應器中有B個穩(wěn)定的定常態(tài)操作點。TOC\o"1-5"\h\zA.1B.2C.3D.412、全混流反應器的容積效率n小于時，且隨著％A的增大而減小，此時該反應的反應級數(shù)n__D_oA.<0B.=0C.三0D.>013、當反應級數(shù)n_D_時，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。A.=0B.=1C.>1D.<114、軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與___C__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15、對于氣-液相反應幾乎全部在液相中進行的極慢反應，為提高反應速率，應選用___C裝置。A.填料塔B.噴灑塔C.鼓泡塔D.攪拌釜—""=kCm屮d16、催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為dtdi，當平行失活對反應物有強內(nèi)擴散阻力時，d為_C。A.心0B.=1C.—3D.~117、不屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是__A__oA.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18、屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是___AoA.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19、下列哪一項不屬于流化床反應器按深度而分的第II級模型的特點__C__。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)20、流化床反應器中的操作氣速U0是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)./Umf在__B__范圍內(nèi)。A.?B.?10C.10?15D.?21、全混流反應器進行放熱反應時，要使反應器操作在穩(wěn)定的定常態(tài)，則必須滿足以下條件CA.移熱速率〉放熱速率B.移熱速率〈放熱速率C.移熱速率隨溫度變化率〉放熱速率隨溫度的變化率D.移熱速率隨溫度變化率〈放熱速率隨溫度的變化率22、氣固催化反應本征速率是指排除__阻力后的反應速率。A.外擴散阻力B.內(nèi)擴散C.內(nèi)外擴散D.吸附和脫附23、等溫液相反應A+—Prp=%CACB，2AfRrR=k2CA2P為目的產(chǎn)物，有下列四種方案可供選擇，從提高P的收率著眼適宜選用A.間歇釜式反應器，A和B—次性加入；B.全混流反應器；半間歇釜式反應器，A—次性加入，B連續(xù)滴加；半間歇釜式反應器，B—次性加入，A連續(xù)滴加。24、乙苯在催化劑上脫氫生成苯乙烯，經(jīng)一段時間反應后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明這是一個B反應。A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆25、等溫恒容下進行各步均為一級不可逆串聯(lián)反應S若保持相同的轉(zhuǎn)化率x,調(diào)節(jié)反應溫度使k/k降低，則P的收率將AA21A.增大B.減小C.不變D.先增后減26、在全混流反應器中，反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比為A。A.空時tB.反應時間tC.停留時間tD.平均停留時間27、階躍示蹤法測定停留時間分布對應曲線為_B__。A.E（t）曲線B.F（t）曲線C.I（t）曲線（t）曲線28、氣固催化反應的內(nèi)擴散模數(shù)，其中L為特征長度，若顆粒為球形則L=D。A.厚度/2B.RC.R/2D.R/329、對于反應級數(shù)n>0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A。A.平推流反應器B.全混流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器D.全混流串接平推流反應器二、填空題1、化學反應工程是一門研究化學反應的工程問題的科學。2、化學反應速率式為—rA=We，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)K，則K=（RT）心）K。P（主）A^^^EE3、平行反應s（副）均為一級不可逆反應，若匕主>匕副，選擇性S與濃度無關(guān),p僅是溫度的函數(shù)。4、對于反應級數(shù)n>0的反應，為降低反應器容積，應選用平推流反應器為宜。5、對于恒容的平推流管式反應器平均停留時間、反應時間、空時一致。6、若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱為微觀流體。7、流體的混合程度常用調(diào)勻度S、流體的混合態(tài)來描述。8、催化劑在使用過程中，可能因晶體結(jié)構(gòu)變化、融合等導致表面積減少造成的物理失活,也可能由于化學物質(zhì)造成的中毒或物料發(fā)生分解而造成的化學失活。9、對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當微孔孔徑在約—時，分子與孔壁的碰撞為擴散阻力的主要因素，這種擴散稱為努森擴散。10、絕熱床反應器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當作平推流處理，只考慮流體流動方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用擬均相一維模型來計算。

11、對于可逆的放熱反應，存在著使反應速率最大的最優(yōu)溫度7^和平衡溫度Teq，二者的TOC\o"1-5"\h\zT—TRE_eq°p^=ln―2關(guān)系為T-TE—EE關(guān)系為eqopt21112、描述流化床的氣泡兩相模型，以U0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流化速度Umf通過，而其余部分"0—"mf則全部以氣泡的形式通過。13、描述流化床的數(shù)學模型，對于氣、乳兩相的流動模式一般認為_氣_相為平推流，而對—乳相則有種種不同的流型。14、多相反應過程是指同時存在兩個或更多相態(tài)的反應系統(tǒng)所進行的反應過程。15、三傳一反是化學反應工程的基礎(chǔ)。16、不論是設計、放大或控制，都需要對研究對象作出定量的描述，也就要用數(shù)學式來表達個參數(shù)間的關(guān)系，簡稱數(shù)學模型。17、一級連串反應5s在平推流反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度[k2/(k2[k2/(k2—k1)]CP,maxtoptln(k/k)2k—k21)18、著眼反應組分K的轉(zhuǎn)化率的定義式為n—n/=KKnK0Kk_19、一級連串反應A—亠s在間歇式全混流反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度[k2/([k2/(k2—k1)]CP,maxtoptln(k/k)2k—k21)20、化學反應速率式為—rA=KCC:CP，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。21、理想反應器是指全混流反應器、平推流反應器。22、具有良好攪拌裝置的釜式反應器按全混流反應器處理,而管徑小，管子較長和流速較大的管式反應器按平推流反應器處理。dQ、dQ^23、全混流反應器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點的判據(jù)為°。=Qr、—dTdT_24、平推流反應器的返混為0。25、一個可逆的均相化學反應，如果正、逆兩向反應級數(shù)為未知時，采用一初始速率法_法來求反應級數(shù)。26、分批式完全混合反應器操作的優(yōu)化分析是以平均生產(chǎn)速率最大、生產(chǎn)經(jīng)費最低為目標進行優(yōu)化的。27、軸向分散模型的數(shù)學期望值，方差。28、測定氣-液相反應速率的方法與均相反應時不同之點是實驗時要排除氣相和液相中的—擴散阻力，使反應在動力學區(qū)域內(nèi)進行。29、在流化床中為了傳熱或控制氣-固相間的接觸，常在床內(nèi)設置內(nèi)部構(gòu)件，但很少使用水

平構(gòu)件，它對顆粒和氣體的上下流動起一定的阻滯作用，從而導致床內(nèi)產(chǎn)生明顯的溫度梯度和濃度梯度。30、對于氣-固系統(tǒng)的流化床反應器的粗顆粒系統(tǒng)，氣速超過起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡,氣速愈高，氣泡的聚并及造成的擾動亦愈劇烈，使床層波動頻繁，這種流化床稱為_聚式流化床。31、當前用于描述氣-液兩相流相間傳質(zhì)的模型有兩大類：一是按穩(wěn)態(tài)擴散來處理的雙膜模型；一是按非穩(wěn)態(tài)擴散處理模型,如溶質(zhì)滲透模型和表面更新模型。32、在建立數(shù)學模型時，根據(jù)基礎(chǔ)資料建立物料衡算式的一般式為_輸入量=輸出量+反應量+累積量。33、活化能的大小直接反映了反應速率對溫度的敏感稈度。34、生成主產(chǎn)物的反應稱為主反應，其它的均為副反應。35、固定床中顆粒的體積相當直徑定義為具有相同體積V的球粒子直徑，表達式d=（6Vp/pvPn）1/3。三、分析解答題1、簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關(guān)系空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。（①分）反應時間是反應物料進入反應器后從實際發(fā)生反應的時刻起到反應達某一程度所需的反應時間。（①分）停留時間是指反應物進入反應器的時刻算起到離開反應器內(nèi)共停留了多少時間。（①分）由于平推流反應器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時間且等于反應時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。（②分）2、簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應曲線階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，（①分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換C為含有示蹤劑A且濃度為CA0的流體，（①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齊UA的濃度隨時間的變化。（①分）對應的曲線為FF(t)t)，F(xiàn)(t)t)，—ACA0。（②分）3、簡述均相反應及其動力學的研究內(nèi)容答：參與反應的各物質(zhì)均處于同一個相內(nèi)進行的化學反應稱為均相反應。均相反應動力學是研究各種因素如溫度、催化劑、反應物組成和壓力等對反應速率、反應產(chǎn)物分布的影響，并確定表達這些影響因素與反應速率之間定量關(guān)系的速率方程。4、對于可逆放熱反應如何選擇操作溫度答：1）對于放熱反應，要使反應速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應，由于逆反應速率也隨反應溫度的提高而提高，凈反應速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進一步提高將導致正逆反應速率相等而達到化學平衡。5、簡述氣-液反應的宏觀過程：A（g）+bB（l）-產(chǎn)物（l）1）反應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；2）反應物氣相組分A從氣液相界面擴散入液相，并在液相內(nèi)反應；3）液相內(nèi)的反應產(chǎn)物向濃度下降方向擴散，氣相產(chǎn)物則向界面擴散；4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴散。6、簡述固定床反應器的優(yōu)缺點1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應器相比，用較少的催化劑和較小的反應器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；3）固定床中的傳熱較差；4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。7、對于反應rR7、對于反應rR二kiCA，其活化能為已1;丁k2CA,其活化能為E2,當E1>E2時如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率rke-ejrtk—廠S=—r=ioC=ertC答：對于平行反應Rrsk20e&RTak2oA，所以，當E1>E2時應盡可能提高反應溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率8、簡述氣固流化床反應器氣泡兩相模型的特點1）以U0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動速度打通過，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過；2）床層從流化前的高度\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。9、簡述雙膜理論該模型設想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，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。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。因此，把復雜的相間傳質(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，相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和。10、簡述理想反應器的種類通常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（活塞流或擠出流）反應器。所謂完全混合流反應器是指器內(nèi)的反應流體瞬間達到完全混合，器內(nèi)物料與反應器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應器是指器內(nèi)反應物料以相同的流速和一致