反應(yīng)工程考試復(fù)習(xí)題

1、一、填空題（本大題共 14小題，每空1分，共20分） 請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的空格上，填入正確的答案1 .固體催化劑的主要組成有主催化劑（活性成份），助催化劑 和 載體。2 .化學(xué)反應(yīng)過程按操作方法分為 旌續(xù)操作、分批式操作（或間隙操作）、半分批式（半間 隙）操作。3 .均相反應(yīng)是指參與反應(yīng)的物質(zhì)均處于同一相。4 .關(guān)鍵反應(yīng)組分k的轉(zhuǎn)化率的定義式為 xk = nk0 - nk （或用相應(yīng)的文字表述）。 o5 .生成目的產(chǎn)物的反應(yīng)稱為主反應(yīng)_,其它的均稱為 副反應(yīng)_。6 .平行反應(yīng)at p（主反應(yīng)）；at s（副反應(yīng)），主副反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若£主>e可，選擇性sp與濃度無關(guān)，僅是 溫

2、度 的函數(shù)。7 .鏈反應(yīng)的三個(gè)階段為鏈的引發(fā)、_鏈增長(zhǎng)、鏈終長(zhǎng)。8 .對(duì)于氣一固相催化反應(yīng)，要測(cè)定真實(shí)的反應(yīng)速率， 必須首先排除 內(nèi)擴(kuò)散 和 外擴(kuò)散的影響。9 .對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)孔徑較大時(shí)，擴(kuò)散阻力是由分子間碰撞所致， 這種擴(kuò)散通常稱為分子擴(kuò)散（或容積擴(kuò)散）_。10 .實(shí)際反應(yīng)器中停留時(shí)間分布密度e（t）的方差仃2為 01。11 .具有良好攪拌裝置的釜式反應(yīng)器按 理想混合（或全混流）反應(yīng)器處理。12 .對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)器平均停留時(shí)間（或上）、_空時(shí)（或三）_、反應(yīng)時(shí)間一致。13 .對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)nv 0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用全混流（或完全混合）反應(yīng)器為宜。

3、14 .若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行混合，這種流體稱為_微觀流體。1 .工業(yè)催化劑所必備的三個(gè)主要條件是：活性好 、選擇，f高、壽命長(zhǎng)。2 .平行反應(yīng)at p（主反應(yīng)）；at s（副反應(yīng)），主副反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若e主> e可，提高選擇性sp應(yīng)提高溫度。3 .已知反應(yīng) a + bt p+s, a的轉(zhuǎn)化率的定義式為 xa = na0 - na -na04 .氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是_反=分子層的，而化學(xué)吸附是 單_分子層的。5 .固體催化劑的比表面積的經(jīng)典測(cè)定方法是基于一bet 方程。6 .流動(dòng)循環(huán)（無梯度）式反應(yīng)器是指消除溫度梯度 、_濃度梯度的存在，使實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)

4、確性提高。7 .對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在約0.1 m 時(shí),分子與孔壁的碰撞為擴(kuò)散阻力的主要因素。8 .全混流反應(yīng)器的空時(shí) t是反應(yīng)器的有效容積_與進(jìn)料流體的容積流速 之比。9 .對(duì)于循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器，當(dāng)循環(huán)比3 -0時(shí)反應(yīng)器內(nèi)返混為 零 ,而當(dāng)3 8時(shí)則反應(yīng)器內(nèi)返混為最大。10 .對(duì)于，rf容 平推流 反應(yīng)器的平均停留時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí)一致。11 .對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n>o的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_平推流 反應(yīng)器為宜。12 .當(dāng)t=0時(shí)，停留時(shí)間分布函數(shù) f （t） =0。13 .當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n>1時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體 _低 的出口轉(zhuǎn)化率。14

5、 .描述固定床反應(yīng)器的擬均相模型忽略了粒子與流體之間溫度 與 濃度 的差別。31 .多孔性球形顆粒10克，半徑1cm,系由密度為 4.0克/cm的材料制成。則孔容積vg= 1.69,孔隙率=0.676。2 .快速的氣液反應(yīng)是指瞬間 的反應(yīng),這時(shí)反應(yīng)區(qū)主要在液膜中某反應(yīng)面上。p3 . aa + bb» pp + ss對(duì)于反應(yīng)，則 rp =_ a（-a）。n n,4 . 活化能的大小直接反映了 反應(yīng)速率 xk = -jk0（或用相應(yīng)的文字表nk0述）對(duì)溫度的敏感程度。5 . 一級(jí)連串反應(yīng)a k1 a p k2 > s在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物p的最大濃度ca0_1_cp, m

6、ax _(k2 /k1)1/2 +12、 w opt = <'k1k26 .在氣一固相催化反應(yīng)中， 反應(yīng)速率一般是以單位催化劑的重量為基準(zhǔn)的，如反應(yīng)a-b,-1 dna一a = -a的反應(yīng)速率的定義為w dt 。7 .測(cè)定氣固相催化速率檢驗(yàn)內(nèi)擴(kuò)散影響時(shí)，可改變催化劑的粒度(或直徑dp),在恒定的wffa。下測(cè)轉(zhuǎn)化率，看二者的變化關(guān)系。8 .對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)孔徑較大時(shí)，擴(kuò)散阻力是由分子間碰撞所致。9 .等溫催化劑的內(nèi)擴(kuò)散有效系數(shù)之為催化劑粒子的實(shí)際反應(yīng)速率 與催化劑內(nèi)部的濃度和溫度與其外表面上的相等時(shí)的反應(yīng)速率 之比。10 .全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判

7、據(jù)為 qg =qr 、dqr dqg _dt '_df。11 .全混流反應(yīng)器的返混 _量大。平推流反應(yīng)器的返混為零 。12 .對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器為全混流串平推流。'14 .平推流管式反應(yīng)器t之t時(shí)，f (t) =1。二、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分) 在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在題 后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無分15 .下列屬于均相反的是【】。a.硫磺燃燒b.天然氣燃燒c. 鋼鐵冶煉 d.油脂催化加氫dcbdt16 .對(duì)于恒容均相化學(xué)反應(yīng)a + bt s + m ,組分a的反應(yīng)速率為a.a 一口 b.

8、 ”* c. ." - dca_ d.dtdtdt則必須滿足的條17 .全混流反應(yīng)器中進(jìn)行放熱反應(yīng)時(shí)，要使反應(yīng)器操作在穩(wěn)定的定常態(tài)，件是a .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18 .某一反應(yīng)器的e(t)=0.1exp(-t/10) min -1,該反應(yīng)器的流型為【】。a .平推流 b .全混流 c.軸向分散d .多級(jí)混合19,在用硫酸吸收氨氣的反應(yīng)中， 若h2so4濃度大于臨界濃度，則該過程的宏觀反應(yīng)速率 的阻力主要集中在【】a .液膜內(nèi) b .相界面 c .相界面和氣膜內(nèi)

9、d .氣膜內(nèi)20 .化學(xué)反應(yīng)a + bts+m , k = 10s,，則反應(yīng)級(jí)數(shù)為【ba. 0b. 1c. 2d. 321 .在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫0級(jí)反應(yīng)a b 0 ra =3 mol/l.s, ca0=10mol/l,aa0當(dāng)反應(yīng)至ca =1mol/l時(shí)所需的時(shí)間為多少秒【a. 10 b. 3 c. 2 d. 0.522 .某放熱反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行，最合適的反應(yīng)器是【a.平推流反應(yīng)器b.全混流反應(yīng)器c.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器d.全混流串接平推流反應(yīng)器23 .氣一固相催化反應(yīng)的 thiele模數(shù)4是無因次參數(shù)，小中 兇_反映了 【 ,deffa.表面反應(yīng)速率與內(nèi)擴(kuò)散速率之比b.內(nèi)擴(kuò)散阻力的

10、大小c.外擴(kuò)散阻力的大小d.沒有明確物理意義24 .氣相反應(yīng)2a + b - 3p + s進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，a與b以2： 1摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子6a為a. - 1 b.1/2 c. 1/2 d. 115. l反映了哪種反應(yīng)速率與內(nèi)擴(kuò)散速率之比a.顆粒表面b.顆粒內(nèi)部c. 顆粒平均 d.顆?？傮w16 .氣固催化反應(yīng)本征速率是指排除下列哪種阻力后的反應(yīng)速率【a.內(nèi)擴(kuò)散阻力b .外擴(kuò)散阻力 c .內(nèi)外擴(kuò)散阻力d .吸附和脫附阻力17 .乙苯在催化劑上脫氫生成苯乙烯，經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，則該反應(yīng)的類型是【a .慢速 b ,不可逆 c ,自催化 d .可逆_ 21

11、8 .四只相同體積的全混釜串聯(lián)操作，其無因次停留時(shí)間分布的方差值8為1a. 0 b. 0.25 c, 0.50 d . 1.019 .對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器是a.全混流反應(yīng)器b.平推流反應(yīng)器c.全混流串接平推流反應(yīng)器d.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器20 .氣相反應(yīng)2a + b - 3p + s進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，a與b以3 ： 2摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子6b等于a. - 1b. 1/3 c. 2/3 d. 1 21 .下列屬于均相反應(yīng)的是【a.催化重整 b. 甲醇合成 c.硫酸被燒堿中和d.海水淡化22 .某化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù) k =60s/，則該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)為【a. 0 b. 1 c. 2 d

12、. 323 .在等溫間隙反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)a - b°a=0.1ca mol/l.s, ca0=1mol/l,當(dāng)xa =0.99時(shí)所需的時(shí)間為a. 40s b. 46 s c. 50 s d. 56 s24 .某反應(yīng)的a =0.14c；,為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用的反應(yīng)器是【a.平推流反應(yīng)器b.全混流反應(yīng)器c.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器d.全混流串接平推流反應(yīng)器15 .下列屬于均相反應(yīng)的是a. fezq的還原b.乙酸甲酯水解c.石灰生產(chǎn)d.磷礦酸解16 .恒容均相化學(xué)反應(yīng)o(a +m t pb + ?c , a的化學(xué)反應(yīng)速率為a.dncvdtb.dnavdtc.adca 一 dtd.dcbd

13、t17 .反應(yīng)3a - 2p ,已知k = 0.76mol /l s ,則反應(yīng)級(jí)數(shù)為a. 0 b. 1 c. 2 d. 318 .已知反應(yīng)at b, ra =0.9ca5,為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用的反應(yīng)器是【a.全混流串接平推流反應(yīng)器b.全混流反應(yīng)器c.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器d.平推流反應(yīng)器19 .連續(xù)釜式反應(yīng)器的操作中存在著火點(diǎn)和熄火點(diǎn)的原因是a.多鋁態(tài)問題b.穩(wěn)定的定態(tài)點(diǎn)問題c.單定態(tài)問題d.不穩(wěn)定的定態(tài)點(diǎn)問題20 .氣相反應(yīng)4a + b 3r + s進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，a與b以3： 1的摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子6a為1a. 1/4 b. 2/3 c.- 1/4 d.- 2/321 .已知某反

14、應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k = 0.11 s/mol ,則反應(yīng)級(jí)數(shù)為1a. 0 b. 1 c. 2d. 322 .在等溫間隙反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)a - b。ra=0.1c： mol/l.s, ca0=1mo1/l,0j當(dāng)xa =0.99時(shí)所需的時(shí)間為【 oa. 99s b. 800 s c. 850 s d. 990 s 23 .全混流反應(yīng)器中最多有多少個(gè)穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)【a. 1 b. 2c. 3d. 424 .脈沖示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線為1a. e (t)曲線 b. f (t)曲線 c. i (t)曲線 d. y(t )曲線三、多項(xiàng)選擇題(本大題共3小題，每小題3分，共9分)在每小題列出的五

15、個(gè)備選項(xiàng)中至少有兩個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無分25 .計(jì)算宏觀化學(xué)反應(yīng)速率需要考慮的因素有【】a. 質(zhì)量傳遞 b.熱量傳遞c .動(dòng)量傳遞d.溫度e.化學(xué)反應(yīng)26 .下列有關(guān)活塞流模型的描述正確的有11a.活寒流模型亦稱平推流模型 b.活塞流模型亦稱理想置換模型c.活寒流模型是一種退混量為零的理想流動(dòng)模型d.沿著物料的流動(dòng)方向物料的溫度、濃度都相同e. 垂直干物料流動(dòng)方向的任截面上物料的所有參數(shù)者際目同27.下列有關(guān)脈沖示蹤法的描述正確的有a .當(dāng)反應(yīng)器中流體達(dá)到定態(tài)流動(dòng)后在進(jìn)料中注入示蹤劑b.在任意時(shí)刻都可在進(jìn)料中注入示蹤劑c.根據(jù)流出曲線直樗得到e

16、(t)d.根據(jù)流出曲線直接得到f(t)e .在出料流體中注入示蹤劑25 .下列有關(guān)全混流模型的敘述正確的有a .是一種理想模型b.是一種返混趨于無窮大的模型c .也稱理想混合模型d.反應(yīng)器中空間任一位置的物料參數(shù)都是均勻的e .是一種沒有返混存在的模型26 .下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)本征反應(yīng)速率敘述正確的有【】a .不考慮傳遞過程的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的影響b.需要考慮傳遞過程的影響c.需要考慮反應(yīng)物系組成對(duì)速率的影響d.需要考慮反應(yīng)物系溫度對(duì)速率的影響e.需要考慮反應(yīng)物系壓力對(duì)速率的影響27 .下列有關(guān)e的敘述正確的有【】a.反應(yīng)器內(nèi)停留了 t到t+dt之間的流體質(zhì)點(diǎn)所占的分率為e (t) dtb.市皿&qu

17、ot;0c.當(dāng) t<0 時(shí)，e(t) =0d.平推流反應(yīng)器中，t#t時(shí)，e (t) =0e.平推流反應(yīng)器中t=t時(shí)，e (t) =025 .下列有關(guān)軸向擴(kuò)散模型的敘述正確的有【】。a .是一種適合于返混程度較小的非理想流動(dòng)的流動(dòng)模型b .它是在平推流模型的基礎(chǔ)上再迭加一個(gè)軸向混合的校正c .垂直于流體流動(dòng)方向的每一截面上，具有均勻的徑向濃度d.沿流體流動(dòng)方向，具有相同的流體速度及擴(kuò)散系數(shù)e .物料濃度是流體流動(dòng)距離的連續(xù)函數(shù)26 .在反應(yīng)器體積為 v的間隙等溫反應(yīng)器中進(jìn)行 ua + 0bt 玩+電,化學(xué)反應(yīng)速率可表不為【】。dnadnb八dnba_ ra ; b_ rb ; 一 c. r

18、a vdtvdtvdtd. rddndvdte.dncvdt27 .下列有關(guān)階躍示蹤法的敘述正確的有【】。a.在定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)中，在某瞬間將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑a且濃度為ca0的流體b.在示蹤過程中要保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變c.在切換含示蹤劑流體的同時(shí)，在出口處測(cè)流體中示蹤劑濃度隨時(shí)間的變化d.根據(jù)流出曲線直接得 ee. 根據(jù)流出曲線直接得 f(t)四、簡(jiǎn)答題(本大題共5小題，每小題5分，共25分)28 .簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)。答：凡是流體通過不動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置為固定 床反應(yīng)器，擬均相二維模型是忽略床層中粒子與流體間溫度與濃度的差別；同 時(shí)

19、考慮流體在軸向和徑向上的溫度梯度和濃度梯度。29 .簡(jiǎn)述影響酶催化活性的因素。答：ph值、溫度、流體力、化學(xué)試劑和輻射(聲、光)等30 .試舉出3種制備催化劑的方法。答：浸漬法、沉淀法、共混合法及熔融法。(1)浸漬法：浸漬法是將載體置于含活性組分的溶液中浸泡，再經(jīng)干燥、 煨燒而制得。(2)沉淀法：在含金屬鹽類的水溶液中加進(jìn)沉淀劑.生成水合氧化物、碳 酸鹽的結(jié)晶或凝膠.將生成的沉淀物分散、洗滌、于燥、煨燒后制得催化劑。(3)共混合法：將活性組分與載體機(jī)械混合后碾壓.再經(jīng)擠條成形，煨燒 而得。(4)熔融法：熔融法用于制備金屬催化劑。例如氨臺(tái)成用鐵催化劑的制備 是將精選過的磁鐵礦和多種助催化劑在電阻

20、爐中于11001600c時(shí)熔融，熔融時(shí)礦中殘留的sio2。生成硅酸鹽。形成浮渣而除去。熔融物經(jīng)冷卻、破碎、篩 分而制得成品。31 .簡(jiǎn)述工業(yè)滴流床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)。答：（1）在平推流條件下操作，使催化劑充分地濕潤(rùn)，可獲得較高轉(zhuǎn)化率；（2）液固比（或液體滯留量）很小，可使均相反應(yīng)的影響降至最低；（3）滴流床反應(yīng)器中液層很薄，這兩種界面阻力能結(jié)合起來，使總 的液層阻力比其他類型三相反應(yīng)器要小， 并流操作的滴流床反應(yīng)器不存在液泛 問題（4）滴流床三相反應(yīng)器的壓降比鼓泡反應(yīng)器小32 .簡(jiǎn)述聚式流化床的形成。答：對(duì)于氣一周系統(tǒng)的流化床反應(yīng)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

21、的聚并及造成的擾動(dòng)亦愈劇烈，使床層波動(dòng)頻繁， 這種流化床稱為聚式流化床。33 .微生物利用底物的主要作用是什么？答：（1） .合成新的細(xì)胞物質(zhì)（2）.合成細(xì)胞外產(chǎn)物（3）.為細(xì)胞合成提供能量（4）.為細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供能量（5）.為維持細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的濃度與環(huán)境的差別提供能量34 .簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)？答：1）傳熱效能高，而且床內(nèi)溫度易維持均勻；2）大量固體粒子可方便的往來輸送-,對(duì)于催化劑迅速失活而需隨時(shí)再生的過程來說，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。3）由于粒子細(xì)，可以消除內(nèi)擴(kuò)散阻力，能充分發(fā)揮催化劑的效能。30 .鏈?zhǔn)骄酆系膶?shí)施方法有哪些？答（1）本體聚合（2）溶液聚合（3）懸浮聚合（4）乳

22、液聚合31 .簡(jiǎn)述固體呈懸浮狀態(tài)的懸浮床氣-液-固三相反應(yīng)器型式有哪些？答：機(jī)械攪拌懸浮式；不帶攪拌的懸浮床氣-液-固反應(yīng)器，以氣體鼓泡攪拌，又稱為鼓泡淤漿反應(yīng)器不帶攪拌的氣一液兩相流體并流向上而顆粒不帶出床外的三相流化床反應(yīng)器不帶攪拌的氣一液兩相流體并流向上而顆粒隨液體帶出床外的三相輸送床反應(yīng)器，又稱為三相攜帶床反應(yīng)器具有導(dǎo)流筒的內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器。32 .簡(jiǎn)述氣-液反應(yīng)器按氣-液相接觸形態(tài)的分類。答：氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的鼓泡反應(yīng)器、攪拌鼓泡反應(yīng)器和板式反應(yīng)器液體以液滴狀分散在氣相中的噴霧、噴時(shí)和文氏反應(yīng)器等液體以膜狀運(yùn)動(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料反應(yīng)器和降膜反應(yīng)器等28 .多段絕熱反應(yīng)器段間換

23、熱的主要方式有哪些？答：(1)間接換熱式(2)原料氣冷激式(3)非原料氣冷激式29 .簡(jiǎn)述鼓泡淤漿床反應(yīng)器作為催化反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)。答：使用細(xì)顆粒催化劑，充分消除了大顆粒催化劑粒內(nèi)傳質(zhì)及傳熱過程 對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、收率及選擇率的影響；反應(yīng)器內(nèi)液體滯留量大，且熱容量大, 并且淤漿床與換熱元件間的給熱系數(shù)高，容易移走反應(yīng)熱，溫度易控制，床層 可處于等溫狀態(tài)，某些可逆放熱反應(yīng)處于固定床時(shí)由于傳熱及溫升的限制而形 成的對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響可以大為消除， 在較低空速下可達(dá)到較高的出口轉(zhuǎn)化 率，并且可以減少進(jìn)行強(qiáng)放熱帶深度氧化副反應(yīng)并且副反應(yīng)活化能高于主反應(yīng) 活化能的多重反應(yīng)的固定床內(nèi)床層溫升對(duì)降低選擇率的影響；可

24、以在不停止操作的情況下更換催化劑；催化劑不會(huì)像固定床中那樣產(chǎn)生燒結(jié)。30 .簡(jiǎn)述聚合反應(yīng)機(jī)理通常有哪幾類。答：(1).加成聚合 (2).逐步聚合 (3).開環(huán)聚合31 .擬設(shè)計(jì)一反應(yīng)裝置等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng)： 2 a+2bt rrr=k1cac；2 .2a bsrs =k2caeb目的產(chǎn)物為r, b的價(jià)格遠(yuǎn)較a貴且不易回收，試問：(1) 如何選擇原料配比？(2) 若采用多段全混流反應(yīng)器串聯(lián)，何種加料方式最好？(3) 若用半間歇反應(yīng)器，加料方式又如何？答 (1)2s _ va rr k1cacb _ 1-vb |ra| -kicacb +2k2cacb _1 +2k2cak1cb由上式知，欲使s

25、增加，需使。低，q高，但由于b的價(jià)格高且不易回收，故應(yīng) 按主反應(yīng)的計(jì)量比投料為好。(2)保證。低，cb高，故可用下圖所示的多釜串聯(lián)方式:(3)用半間歇反應(yīng)器，若欲使 。低，cb高，可以將b一次先加入反應(yīng)器，然后滴加a.32 .簡(jiǎn)述氣一液反應(yīng)白宏觀過程：a （g） + bb （l） 一產(chǎn)物（l） ?答：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(dá)到氣液相平衡；2）反應(yīng)物氣相組分a從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi) 反應(yīng)；3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散， 氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散；4） 氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。五 計(jì)算題（本大題共 3小題，每小題12分，共36分）33 .在一反

26、應(yīng)體積為 3m3的連續(xù)釜式反應(yīng)器中等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng)a b > p rp =1.6cakmol/m3.h2at qrq =0.2c；kmol/m3.h'的混合液，其中 ca0=2 kmol/m 3,每小時(shí)處理混合液6 m3。求：（1）反應(yīng)器出口 a、p、q的濃度;（2） p的收率及總選擇性。v r c a0 .c aqo 一 (-ra)解：(-ra) =rp +2rqc a0 caa _ 31.6ca 0.4ca2 62-ca j1.6ca 0.4c a2 2c a = 1 kmol/m 3v = cpq0rpcp cp=0.51.6ca1.6 1c p =0.8 kmol/m

27、3vr _ cqqo = rqcqcq0.2ca 0.2 12= 0.5cq = 0.1 kmol/m3spc pc a00.8=0.40ypxa0.40.5= 0.8sprp1.6ca42 二(-ra) 1.6ca 0.4ca24 ca34.已知一閉式液相反應(yīng)器在流量為5l/s下進(jìn)行脈沖示蹤，得到停留時(shí)間分布密度函數(shù)1 二 t 1e(t) = e s ，試求： 20(1)平均停留時(shí)間；(2)該反應(yīng)器的反應(yīng)體積為多少？_ 2(3) e(。)、f(。)和e(4)若將該反應(yīng)器用多釜串聯(lián)模型描述，其模型參數(shù)n為多少？解：t=te”號(hào)e20 dt = 20s(2) 1 二 t 二二v ="

28、=5m20 = 100l(2 分)t ,"i l(3) e(與= 20e(t) = e 20 =e ,屬于全混流理想流動(dòng)反應(yīng)器f 二1 -e20=1(4)模型參數(shù)n= 135.在一間隙反應(yīng)器中進(jìn)行at b, ca0 =0.02kmol/l ,其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:2a =0.2ca kmol/(l.min)求xa =0.5所需的反應(yīng)時(shí)間是多少?解：將反應(yīng)速率方程積分后得:t =-xa-(4 分)kca0 1 - xa由 ra =0.2c； kmol/(l.min) 得 k=0.02(4 分)代入數(shù)據(jù) ca0 = 0.02kmol / l , xa = 50% 有1xakca0 1 -

29、xa10.50.2 0.02 1 -0.5=250min33.在間歇反應(yīng)器中等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng)：3a b rrr =1.6cakmol/m .h2a > drd =8.2cakmol/m3.hrd及rr分別為產(chǎn)物d及r的生成速率。反應(yīng)用的原料為 a及b的混合液，其中a的濃度等3于 2kmol/m 。(1) 計(jì)算a的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間；(2) a的轉(zhuǎn)化率為95%寸，r的收率是多少？(3) 若反應(yīng)溫度不變，要求 d的收率達(dá)70%能否辦到？(4) 改用全混反應(yīng)器操作，反應(yīng)溫度與原料組成均不改變，保持空時(shí)與(1)的反應(yīng)時(shí)間相同，a的轉(zhuǎn)化率是否可達(dá)到 95%dca解：(1)據(jù)題意 r

30、a=a =rr+2rd =1.6ca+16.4ca, ca =ca0(1-xa) dt同時(shí)已知xa =0.95, cao =2kmol/m3,求解上述微分方程得：t=0.396h=24.23min(2)dcr dca、ycr1.6ca1sr t )/( 一 ) 2 dt dt dca 1.6ca 16.4ca 1 10.25ca_3ca =ca0(1 xa) =2(1 - 0.95) =0.1kmol/m3ca0.1crsrhca - 2ca0211 10.25ca110.252ln(1 +10.25ca)|0.1 . .3= 0.2305kmol/ myrcrca00.23052=0.115

31、3(2分)sd2 8.2ca32.8(1 x a)1.6 16.4ca 34.4 32.8x a(3)若轉(zhuǎn)化率仍為0.95 ,且溫度為常數(shù)，則 d的瞬時(shí)選擇性為:d的收率:xafyd=.0 spdxa蚪32制1-人*0 34.4 -32.8xa= 0.8348 >0.7這說明能使d的收率達(dá)到70%(4)對(duì)全混流反應(yīng)器，若使。工=0.3958h,則有cao -ca 0.3958 二aa21.6ca 16.4ca解之得:所以：00.4433xa =ca0 -ca =0.7784y 0.95cao這說明在這種情況下轉(zhuǎn)化率達(dá)不到95% 34.在等溫下進(jìn)行液相反應(yīng) a+bh c+d在該條件下的反應(yīng)

32、速率方程為:ra = 0.8ca.5cb.5mol/1 min若將a和b的初始濃度均為3mol/l 率。解：由題中條件知是個(gè)等容反應(yīng)過程，且故可把反應(yīng)速率式簡(jiǎn)化，得ra =o.8ca.5c0.5 =0.8ca的原料混合進(jìn)行反應(yīng)，求反應(yīng)4min時(shí)a的轉(zhuǎn)化a和b的初始濃度均相等，即為 1.5mol/l ,22= o.8cao(1-xa)<cad ca0(1 - xa) d dxa以二-di -一 - dt二ca0-dt代入速率方程式dx a22c a0 =o.8cao(1 x a)化簡(jiǎn)整理得%一=d0.8caodt(1 xa)a0積分得0.8c t =-xa-a0 1 -xa解得 x=82.

33、76%。35.已知一等溫連續(xù)流動(dòng)液相反應(yīng)器的停留時(shí)間分布密度e(t)=16texp(-4t),min -1,試求:(1)平均停留時(shí)間；(2)空時(shí)；(3)空速；(4)停留時(shí)間小于1min的物料所占的分率；(5)停留時(shí)間大于1min的物料所占的分率；(6)若用多釜串聯(lián)模型擬合，該反應(yīng)器相當(dāng)于幾個(gè)等體積的全混釜串聯(lián)？解：(1)t = 。 te(t)dt = 0 t16te4tdt =0.5min(2)因是連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，所以:=t =0.5min(3)空速為空時(shí)的倒數(shù)，所以：11is = =2min”. 0.5(4)1111f (1) = j e( t)dt = j 16te -dt = -4te-0+4 j e - dt =0.9084所以，停留時(shí)間小于 1min的物料所占的分率為 90.84%。1 -f (1) =1 0.9084 h.0916,停留時(shí)間大于 1min 的物料占 9.16%。(6)先計(jì)算方差：2 :- 2 _. 二 22 k：2.2.t.。日=0 (3 -0) e(6)d6 = ( 3 e(6)d6 -0 =4 40 e 飛日-132-1 =0.5根據(jù)多釜串聯(lián)模型參數(shù)與方差的關(guān)系得:10.5二23 一33.在反應(yīng)體積為1 m的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙