化學(xué)反應(yīng)工程試卷及答案推薦文檔

1、8.對(duì)催化劑性能影響最大的物理性質(zhì)主要是化學(xué)反應(yīng)工程試卷及答案一、填空題（共25分，每空1分）1 .化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)不僅研究化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)條件之間的關(guān)系，即,而且著重研究傳遞過(guò)程對(duì)的影響，研究不同類型反應(yīng)器的特點(diǎn)及其與化學(xué)反應(yīng)結(jié)果之間的關(guān)系。2 .反應(yīng)器按型式來(lái)分類可以分為管式反應(yīng)器、和。3 .對(duì)于反應(yīng)A+2B=3C+4D,反應(yīng)物A的消耗速率表達(dá)式為；反應(yīng)產(chǎn)物C的生成速率表達(dá)式為：。4 .反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算所涉及的基礎(chǔ)方程式就是動(dòng)力學(xué)方程式、和05 .間歇釜反應(yīng)器中進(jìn)行如下反應(yīng)：A>P（1）以=gEiA>S（2）rA=kzCA2E2在Cao和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，降低反應(yīng)溫度，釜液中C

2、p/Cs增大，表明活化能Ei與E2的相對(duì)大小為;在溫度和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，增高反應(yīng)濃度，釜液中Cp/Cs增大，表明反應(yīng)級(jí)數(shù)ni、n2的相對(duì)大小為。6 .單位時(shí)間內(nèi)由顆粒外表面?zhèn)鬟f至氣相主體的熱量可由牛頓冷卻定律表達(dá)，其表數(shù)學(xué)表達(dá)式為。7 .全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判據(jù)為、。和孔體積分布9 .復(fù)合反應(yīng)包括三個(gè)基本反應(yīng)類型，即并列反應(yīng)、平行反應(yīng)和o10 .在停留時(shí)間相同的物料之間的均勻化過(guò)程，稱之為。而停留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過(guò)程，稱之為。11 .對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n<0的反應(yīng)，為了降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用反應(yīng)器為宜;對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n>0的反應(yīng)，為了降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用反應(yīng)器為

3、宜。12 .固定床催化反應(yīng)器主要缺點(diǎn)是,。13 .有效因子物理意義匚014 .多段絕熱式反應(yīng)器是筒體內(nèi)放置幾次擱板，擱板上放置,層與層之間設(shè)置氣體的裝置。二、選擇題（共20分,每小題2分）1 .對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率應(yīng)（）。A.提高壓力B.降低壓力C.提高溫度D,降低溫度2 .對(duì)于反應(yīng)aA+bBTrR+sS,則rr=（-rA）（）。A.-r-B.-C.-D.abrr3 .非等分子反應(yīng)2NO+H2=Nz+H2O2的膨脹因子bNO等于（）A.1/2B.1C.T/2D.24 .平推流反應(yīng)器停留時(shí)間分布的無(wú)因次方差屋為（）A.0.5B.2C.0D.15 .多釜串聯(lián)的反應(yīng)器，由于釜間無(wú)返混，使

4、返混程度減少，當(dāng)Ntg時(shí)，多釜用聯(lián)全混反應(yīng)器組的操作就相當(dāng)于（）。A.多釜串聯(lián)反應(yīng)器B.平推流反應(yīng)器C.全混流反應(yīng)器D.無(wú)法確定6 .等溫一級(jí)不可逆液相反應(yīng)，采用下列三種方案進(jìn)行：（1） 一個(gè)間歇反應(yīng)釜，容積Vi（僅考慮反應(yīng)時(shí)間所需），（2）一個(gè)平推流反應(yīng)器，容積V2,（3）二個(gè)等體積全混流反應(yīng)器串聯(lián)，總?cè)莘e為V3。上述三種情況反應(yīng)溫度、物料處理量及轉(zhuǎn)化率均相同，則容積比較為（）A.Vi<V2<V3B,Vi=V2<V3C.V2<Vi<V3D,V2<Vi=V37 .隨著流體流量的增加，顆粒受到的曳力也隨著增加。若顆粒受到的升力恰好等于自身重量時(shí)，顆粒受力處于平

5、衡狀態(tài)，故顆粒將在床層內(nèi)作上下、左右、前后的激烈運(yùn)動(dòng)，這時(shí)整個(gè)床層稱為（）。A.流化態(tài)B.流化床C,固定床D,移動(dòng)床8 .對(duì)于氣液相反應(yīng)來(lái)說(shuō)，慢反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)將在液相主體內(nèi)發(fā)生的，而快反應(yīng)過(guò)程是指反應(yīng)僅發(fā)生在液膜區(qū)（）。A.液相主體，氣相主體B.氣相主體，液相主體C.液相主體，液膜區(qū)D.液膜區(qū)，液相主體9 .焦姆金吸附模型認(rèn)為一般吸附活化能隨覆蓋率的增加而，脫附活化能隨覆蓋率的增加而（）。A.增大、減小B.減小、增大C.增大、增大D,減小、減小10 .下列關(guān)于停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）表述含義正確的是（）。A.表示流過(guò)系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間小于t的流體粒子所占的分率B.表示流過(guò)系統(tǒng)的物料中停留時(shí)

6、間大于t的流體粒子所占的分率C.表示流過(guò)系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間在t和t+dt之間的流體粒子所占的分率D.表示流過(guò)系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間為t的流體粒子所占的分率三、名詞解釋（共12分,每小題3分）1 .理想置換反應(yīng)器：2 .體積當(dāng)量直徑：3 .氣液相反應(yīng)過(guò)程：4 .濃相段：四、簡(jiǎn)答題（共12分,每小題6分）1.簡(jiǎn)述反應(yīng)速率方程的推導(dǎo)過(guò)程（步驟）。2,簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)五、計(jì)算題(共31分，第1小題11分，第2小題10分，第3小題10分。)1 .在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相反應(yīng)AtP,已知進(jìn)料中含A30%(摩爾分?jǐn)?shù))，其余為惰性物料，加料流量為6.3mol，動(dòng)力學(xué)方程式

7、為-rA=0.27cAmolm"s為了達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(1)所需空速為多少？(2)反應(yīng)器容積大小？2 .有一分解反應(yīng)AtP目的產(chǎn)物rp=kQAAtS目的產(chǎn)物rs=k2cA其中k=1h,k2=1,5m3kmo|-1h，,Ca0=5kmolm*,Cp0=Cs0=0,體積流率為5m3，h,，求轉(zhuǎn)化率為90%時(shí)：全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需全混流反應(yīng)器的體積。3.在一總長(zhǎng)為4m的填充床中，氣體以2500kg，m，h的質(zhì)量流率通過(guò)床層。床層體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為0.45,氣體密度為2.9kg其粘度為1.8父105kgm"求床層的壓降。答案、填空

8、題（共25分，每空1分）1 .化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、宏觀化學(xué)反應(yīng)速率。2 .槽式反應(yīng)器（釜式反應(yīng)器）和塔式反應(yīng)器（先后可以互換）_1dnA_1dnc3 一A、cOVdtVdt4. 物料衡算方程式、熱量衡算方程式（先后可以互換）5. E1<E2、n1An2。6. dQ=agSs(Ts-Tg)dt7.Qr=Qq、IgdTdT8 .比表面積、孔體積9 .連串反應(yīng)或串聯(lián)反應(yīng)10 .簡(jiǎn)單混合、返混11 .全混流、平推流12 .固定床中傳熱較差，更換催化劑時(shí)必須停止生產(chǎn)（或者說(shuō)更換催化劑麻煩）（前后都行）催化劑內(nèi)實(shí)際反應(yīng)速率13 =T：-77-TTT:Z-rT：；.、,催化劑內(nèi)無(wú)濃度差時(shí)的反應(yīng)速率14 .

9、催化劑、冷卻（或加熱）、選擇題（共20分,每小題2分）題號(hào)12345678910答案CaCCBBBCaa三、名詞解釋（共12分,每小題3分）1 .理想置換反應(yīng)器（平推流反應(yīng)器）是指通過(guò)反應(yīng)器的物料沿同一方向以相同速度向前流動(dòng)，向活塞一樣在反應(yīng)器中向前平推，故又稱為活塞流或平推流反應(yīng)器。2 .體積當(dāng)量直徑：與顆粒具有相同體積的球體的直徑稱為該顆粒的體積當(dāng)量直徑3 .氣液相反應(yīng)過(guò)程：是指氣相中的組分必須進(jìn)入到液相中才能進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程。4 .濃相段：當(dāng)流體通過(guò)固體床層的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度時(shí)，顆粒在氣流作用下懸浮于床層中，所形成的流固混合物稱為濃相段。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答

10、題情況酌情給分）四、問(wèn)答題（共12分，每題6分）3.簡(jiǎn)述反應(yīng)速率方程的推導(dǎo)過(guò)程答：假定反應(yīng)機(jī)理，即確定反應(yīng)所經(jīng)歷的步驟；確定速率控制步驟，該步驟的速率即為反應(yīng)過(guò)程的速率，根據(jù)速率控制步驟的類型，寫出該步驟的速率方程；非速率控制步驟均達(dá)到平衡。若為吸附或解析步驟，列出蘭格繆爾吸附等溫式，若為化學(xué)反應(yīng)，則寫出化學(xué)平衡式；利用所列平衡式與露為二1,將速率方程中各種表面濃度變換為氣相組分分壓的函數(shù)，即得所求的反應(yīng)速率方程。（每點(diǎn)1.5分，全對(duì)6分）。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）2.簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)。（1）顆粒劇烈攪動(dòng)和混合，整個(gè)床層處于等溫狀態(tài)，可在最佳溫度點(diǎn)操作；（2）傳熱強(qiáng)度

11、高，適于強(qiáng)吸熱或放熱反應(yīng)過(guò)程；（3）顆粒比較細(xì)小，有效系數(shù)高，可減少催化劑用量；（4）壓降恒定，不易受異物堵塞；（5）返混較嚴(yán)重，不適于高轉(zhuǎn)化率過(guò)程；（6）為避免溝流、偏流等，對(duì)設(shè)備精度要求較高。（每點(diǎn)1分，全對(duì)6分）。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）五、計(jì)算題（共31分，第1題11分，第2題10分，第3題10分。）1.在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相反應(yīng)AtP,已知進(jìn)料中含A30%(摩爾分?jǐn)?shù))，其余為惰性物料，加料流量為6.3mol.s，動(dòng)力學(xué)方程式為rA=0.27cAmolm's1為了達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(3)所需空速為多少？(4)反應(yīng)器容積

12、大小？Sp=Sparpp仁=;2-AkQAk2cA1M5(1-0.9)-15(1-0.9)1.55(1-0.9)2=57.11分0PaCA0=RT0.30.3103=1.7510mol8.314555Vo=_3_6.3108.314555.153=0.0969mcP=SP(cA0-cA)=0.571(50.5)=2.57kmolm2分3000.95-=CA00dxA0.95dxA0.271-xA0.271ln=11.10s1-0.95wwCa0-cax5(5-0.5)-3.qaVR=V0()=2=25.7(m)3勿-a10.51.50.52SV一二11.10=0.09s3.在一總長(zhǎng)為4m的填充床中，氣體以2500kgm-2'h-1的質(zhì)量流率通過(guò)床層。床3VR=V0=0.096911.10=1.075m標(biāo)準(zhǔn)空速為：V0SVNOT0pTP00.0969273.150.3555.150.1013VR1.075=0.131s4.有一分解反應(yīng)AtP目的產(chǎn)物rp=k1cAAtS目的產(chǎn)物=k2cA其中k1=1h。k2=1.5m3kmol'h",cA0=5kmolm二，cP0=cS0=0,體積流率為5m3h求轉(zhuǎn)化率為90%時(shí)：全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需全混流反應(yīng)的體積。解：全混