反應(yīng)工程復(fù)習(xí)題庫及答案

第一章緒論化學(xué)反應(yīng)工程是一門研的科學(xué)（化學(xué)反應(yīng)的工程問題）化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究化學(xué)反應(yīng)的工程問題的科學(xué)，既以 作為究對(duì)象，又為研究對(duì)象的學(xué)科體系（化學(xué)反應(yīng)、工程問題） （三傳一反）化學(xué)反應(yīng)過程按操作方法分操作（分批式作、連續(xù)式操作、半分批式）化學(xué)反應(yīng)工程中的“三傳一反”中的三傳是。（傳質(zhì)、傳熱、動(dòng)量傳遞）不論是設(shè)計(jì)放大或控制都需要對(duì)研究對(duì)象作出定量的描述也就要用學(xué)式來表達(dá)個(gè)參數(shù)間的關(guān)系，簡（數(shù)學(xué)模型） （累積量=輸入量-輸出量）8.“三傳一反”是化學(xué)反應(yīng)工程的基礎(chǔ)，其中所謂的一反是D A．化學(xué)反應(yīng) B.反應(yīng)工程 C.反應(yīng)熱力學(xué)D.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)9.“三傳一反”是化學(xué)反應(yīng)工程的基礎(chǔ)，下列不屬于三傳的A A.能量傳遞 B.質(zhì)量傳遞 C.熱量傳遞 D.動(dòng)量傳遞第二章均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)均相反應(yīng)是_ （參與反應(yīng)的物質(zhì)均處于同一相）著眼反應(yīng)組分K的轉(zhuǎn)化率的定義式（

nK0nK）n）K0當(dāng)計(jì)量方程中計(jì)量系數(shù)的代數(shù)和等于零時(shí)這種反應(yīng)稱否則稱為 （等分子反應(yīng)、非等分子反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)速率式為r KCC用濃度表示的速率常數(shù)為

，假定符合理想A C A B C氣體狀態(tài)方程，如用壓力表示的速率常數(shù)KP

，則KC

= KP

（(RT)()）化學(xué)反應(yīng)的總級(jí)數(shù)為KC

，用逸度表示的速率常數(shù)Kf

，則KC

= Kf

（(RT)n）化學(xué)反應(yīng)的總級(jí)數(shù)為n，如用濃度表示的速率常數(shù)為KCRTn

，用氣體摩爾分率表K

p示的速率常數(shù)

，則K =y C

（ ）y在構(gòu)成反應(yīng)機(jī)理的諸個(gè)基元反應(yīng)中，如果有一個(gè)基元反應(yīng)的速率較之其他基元反應(yīng)慢得多，他的反應(yīng)速率即代表整個(gè)反應(yīng)的速率，其他基元反應(yīng)可視為于 （擬平衡常態(tài)）當(dāng)構(gòu)成反應(yīng)機(jī)理的諸個(gè)基元反應(yīng)的速率具有相同的數(shù)量級(jí)時(shí)，既不存在速控制步驟時(shí)，可假定所有各步基元反應(yīng)都處（擬定常態(tài)）活化能的大小直接反映對(duì)溫度的敏感程度（反應(yīng)速率）一個(gè)可逆的均相化學(xué)反應(yīng)，如果正、逆兩向反應(yīng)級(jí)數(shù)為未知時(shí)，采用 （初始速率法）生成主產(chǎn)物的反應(yīng)稱，其它的均（主反應(yīng)、副反應(yīng)）

P(主)AS(副)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若E ＞E主 副

，選擇性S與p 無關(guān)，僅的函數(shù)（濃度、溫度）如果平行反應(yīng)AP(AS(副)

主

，提高選擇性S副P應(yīng) (提高溫度)副P一級(jí)連串反應(yīng)A

P

S在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度C

、

opt

（[(K

C 1KK、 A0KK、 /K)1/2 P,max

2 1 1 2一級(jí)連串反應(yīng)A

P S

P的最大濃kt k1

[k2

/(k2

k)] ln(k /k)111k k2度C2P

opt

（ 、 ）2 1一級(jí)連串反應(yīng)A P S在間歇式全混流反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度C

P

t opt

k 2

[k2

/(k2

k)] ln(k /k)111、）k k、）2 1一級(jí)連串反應(yīng)A P S在平推流反應(yīng)器中為提高目的產(chǎn)物P的收 率，應(yīng) 2

/k（降低）1鏈反應(yīng)的三個(gè)階段、 （鏈的引發(fā)、鏈的傳播、鏈的終止）下列屬于均相反應(yīng)的B_ 。煤炭燃燒 B.氫氣燃燒 C.離子交換 D.加氫裂解下列屬于均相反應(yīng)的A_ 。乙酸乙酯水解 B.CuO的還原 C.加氫脫硫 D.電石水解下列屬于均相反應(yīng)的C_ 。催化重整 B.催化裂解C.HCl與NaOH的中和D.水泥制造下列屬于非均相反應(yīng)的D_ 。B.C.HClNaOHD.催化裂解下列屬于非均相反應(yīng)的B _。B.C.D.烴類氣相裂解對(duì)于一非恒容均相化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)組分A的化學(xué)反應(yīng)速率r A_ 。Adn dn

dC dC

AVdt

BVdt

r A dt

r BD. A dtC.對(duì)于一非恒容均相化學(xué)反應(yīng)C. r B_ Br dnA r dnB

αBB，反應(yīng)產(chǎn)物B的化學(xué)反應(yīng)速率r ddCr r AB

Vdt

B

Vdt

B dt

B dt34.氣相反應(yīng)2A+B→3P+S進(jìn)料時(shí)無惰性氣體與B以3∶2摩爾比進(jìn)料則膨脹因子B= D_ 。A.–1 B.1/3 C.2/3 D.138.化學(xué)反應(yīng)速率式為r KCC，如用濃度表示的速率常數(shù)為KA C A B 示的速率常數(shù)為K ，則K = B K 。P C P

，用壓力表A.(RT)()

B.(RT)()

C.(RT)()

D.(RT)40.反應(yīng)C4H10 2C2H4 + H2，k2.0s1，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= B 。D.3D.3D.3D.3D.3反應(yīng)A+B→C，已知k0.15s1，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= B_ 。A.0 B.1 C.2反應(yīng)3A→P，已知k/ls，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= A_ 。A.0 B.1 C.2反應(yīng)CH3COOH+CH3CH2OH級(jí)數(shù)n= C_ 。

CH3COOC2H5+H2O，已知k2.3ls/mol，則反應(yīng)A.0 B.1 C.2 D.3反應(yīng)N2+3H2 2NH3，已知ks/mol，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= C_ 。A.0 B.1 C.2 D.345.反應(yīng)NaOH+HCl

NaCl+O，已知kls/mol，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= C 。A.0 B.1 C.2 D.346.反應(yīng)A+B→C，已知k/ls，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= A_ 。A.0 B.1 C.2 D.3串聯(lián)反應(yīng)A→P（目的）→R+S，目的產(chǎn)物P

= B_ 。Pn nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

nA0

n nS S0

n n0R R0串聯(lián)反應(yīng)A→P（目的）→R+SP與副產(chǎn)物S的選擇性S = C 。Pn nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

n0A0

n nS S0

n n0R R0串聯(lián)反應(yīng)A→P（目的）→R+S，目的產(chǎn)物PP

= A_ 。n nP P0

n nP P0

n n P P0

n nP P0n nA0 A

n0A0

n nS S0

n n0R R0A如果平行反應(yīng)

P(主))均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，E ＞E ，提高選擇性主 副S 應(yīng) B 。PA.提高濃度 B.提高溫度 C.降低濃度 D.降低溫度一級(jí)連串反應(yīng)A→P→SP2 1KKopt最大時(shí)的最優(yōu)空時(shí)2 1KKopt

D_ 。ln(K2

/K) ln(KKK1 KK

/K)2

ln(K

/K) 1KK2 1

KK C. D.2 1 1 2 1 2一級(jí)連串反應(yīng)A K1 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C B 。P,maxKKCK2 C K2KKCC ( 1)K2K

A0

( 2)KK A0A0K 12

[(K2

/K)1/21]21

A0K 2 11

D.[(K/K)1/21 2一級(jí)連串反應(yīng)A 度C A P,max

K1 P K2 S在間歇式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物PKKCK2 C K2KKCC ( 1)K2K

A0

( 2)KK A0A0K 12

[(K2

/K)1/21]21

A0K 2 11

[(K1

/K)1/22一級(jí)連串反應(yīng)A K1 P K2 S在平推流管式反應(yīng)器中則目的產(chǎn)物P的最 大濃度C A P,maxKKCK2 C K2KKCC ( 1)K2K

A0

( 2)KK A0A.A0K 12

B.[(K/K)1/22 1

C.A0K 2 11

D.[(K/K)1/21 2一級(jí)連串反應(yīng)A→P→SP 時(shí)的反應(yīng)時(shí)間t optKK1 ln(KKK1

/K)2

ln(K

/K)

ln(K2

/K)1A. B.KK2 1KK1 2 2 1KK

C. D.KK1 2 2 1一級(jí)連串反應(yīng)A→P→SP 度最大時(shí)的反應(yīng)時(shí)間t optKK1 ln(KKK1

/K)2

ln(K2

/K)1

ln(K

/K)A. B.KK2 1KK1 2 2 1KK

C.K K D.2 1 1 2下列反應(yīng)沒有涉及到鏈反應(yīng)的_B_ 。A.石油裂解 B.酯化反應(yīng) C.烴類氧化 D.聚合應(yīng)簡述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容？答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。簡述鏈鎖反應(yīng)所具有的基本特征？答：1）鏈反應(yīng)具有三個(gè)階段：鏈的引發(fā)、鏈的傳播和鏈的終止；鏈的引發(fā)和傳播均需要通過游離原子或游離基；重新生成穩(wěn)定的分子，從而使鏈反應(yīng)終止。N 。H反應(yīng)2NO+2H=N+2HO，實(shí)驗(yàn)測得速率方程為： kC2N 。H2 2 2 2 2試設(shè)定能滿足實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反應(yīng)機(jī)理。解：機(jī)理

2NOH 121

N HO2 2 2

（慢） ①HO H22 2 22

k

2H2

（快） ② kC2CN 1 1 NO H相同機(jī)理2：2NONO （快速）③2 2NO H2 2 2

kNHO （慢速）④2 2 26HO H 62 2 2

2H

O （快）2③達(dá)擬平衡態(tài)，④為速控步驟2 N 5

kC C5 NO H由③得

2 22 kC kC2

kkC 3C2kNO NO224 NO22

3 NO 4kkk 5 3C2k

kC2C代入

NO H24

NO H2（2（1是。由A和B進(jìn)行均相二級(jí)不可逆反應(yīng)B A。dCB A。

A+ B= S，速率方程：= =A

dtAkCCA B求：（1）當(dāng)

CA0 ACB0 C

時(shí)的積分式（2）當(dāng)

CA0CB0

AABB

時(shí)的積分式（1）CA

與CB

CA0CB0

AC ACB BACC所以 C

CABAdCkt A0 AC CCA A BC dC C dCktA0 ACA BC2C

k'tA0 C C2A A

k' Bk A A A1 1k't AA積分得 C CAA01 （2）C C )（2）A A0 A

k'tCA0

( A )1AC CB B0

CA0 A )C )A0 C A B0 1 AB B0 C B A0 B式中：

1 CA B

ABA1A1 1 1A積分得

kt

(1)C

ln

1 1 B0 A反應(yīng)A→B為n300KA20%需12.6分鐘，而在340K時(shí)達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率僅需3.20分鐘，求該反應(yīng)的活化能E。dCdtr dtA解：

kCnAC dC tdtA A C Cn 0tA0 A1

1 ktn1Cn1即 A

Cn1A0A20CA

0.8CA01 1 1k (1.25n1 M(nn1 t tA0式中M為常數(shù)k∴

M

112.6

k340

M

13.2k M/3.2 E 1 1ln k300

ln

M/12.6

( 8.314 300 340E=29.06（kJ/mol）1 65.考慮下述連串反應(yīng):AkBk1

，已知上述反應(yīng)中每一步均為一級(jí)反應(yīng)，試求A、B和C的濃度隨間變化的函數(shù)式。解:對(duì)于反應(yīng)物A，應(yīng)有:dCdt

AkC1 AC C kt)A A0 11AdC1AB

dtBkC

kC2

kC1

exp(k1

t)kC2 B2將上式兩端乘以2

t)可得

t)dC2

kC2

t)dtkC2 1

exp[(k2

k)t]dt1即d[C即B

t)kC2 1

k)t]dt2 1將上式積分得,kC kt)B 2k

1 C k k)t]kk A0 2 1k2 1kC 1 C kt)kt)}kB k A0 1 22 1C CA

C CC A0k kC 2 kt) 1 k

t)]C CC

(CA

C )B

A0 k k2 1

1 k k 22 1第三章理想反應(yīng)器理想反應(yīng)器是指 、 。[理想混合（完全混合）反應(yīng)器、平推流（活塞流或擠出流）反應(yīng)器]具有良好攪拌裝置的釜式反應(yīng)器反應(yīng)器處理而管徑小管子較和流速較大的管式反應(yīng)器反應(yīng)器處理（理想混合反應(yīng)器、平推流）3.分批式完全混合反應(yīng)器操作的優(yōu)化分析是為目標(biāo)進(jìn)行（平均生產(chǎn)速率

最大、生產(chǎn)經(jīng)費(fèi)最低）R全混流反應(yīng)器的空τ之比（反應(yīng)器的有效容積進(jìn)料流體的容積流速）全混流反應(yīng)器的容積效η與 之比（反應(yīng)時(shí)間t空時(shí)τ）V(r)(H)Ar6.全混流反應(yīng)器的放熱速率Q = （ ）ArGv CG0 p全混流反應(yīng)器的移熱速率Qr

=

T

UAv0

)(T0T m)）v c）0 P全混流反應(yīng)器的定常態(tài)操作點(diǎn)的判據(jù)（QG

Q）r全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判據(jù)為 、 。Q

dQ dQr G（G r、dT dT ）全混流反應(yīng)器的返（最大）平推流反應(yīng)器的返混（零）對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)一致（平均停時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí)）對(duì)于恒容管式反應(yīng)器平均停留時(shí)間反應(yīng)時(shí)間空時(shí)一致（平流）如果將平推流反應(yīng)器出口的產(chǎn)物部分的返回到入口處與原始物料混合這反應(yīng)器的平推流反應(yīng)器（循環(huán)操作）1對(duì)于循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器，當(dāng)循環(huán)β→0時(shí)反應(yīng)器，而β→∞時(shí)則相當(dāng)反應(yīng)器（平推流、全混流）對(duì)于循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器，當(dāng)循環(huán)比 β→0時(shí)反應(yīng)器內(nèi)返混為 ，而β→∞時(shí)則反應(yīng)器內(nèi)返混（零、最大）對(duì)于絕熱操作的放熱反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器類型（全混流串推流）對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＜0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選反應(yīng)器宜（全混流）對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選反應(yīng)器宜（平推流）對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器（全混流串平推流）對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)，使反應(yīng)速率最大的反應(yīng)溫度Topt 。(E ER

2 1kEC )0 1 A0 Ak'E(C（ 0 2 R0

C )eA0 A ）e對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡時(shí)的溫度T

。1(E E)1k)Rln 0 A0 A （k'(C（0 R0

C )A0 A ）分批式操作的完全混合反應(yīng)器非生產(chǎn)性時(shí)間t0不包括下列哪一項(xiàng) 。（B）加料時(shí)間 B.反應(yīng)時(shí)間 C.物料冷卻時(shí)間 D.清洗所用時(shí)間r 0.01C2mol/ls在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級(jí)反應(yīng)A→B， A A ，A當(dāng)C 1mol/l時(shí)，求反應(yīng)至CAA0

/l所需時(shí)間t= 秒（D）A.8500 B.8900 C.9000 D.9900A在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng)A→Br 0Cmol/ls當(dāng)C l /lAA A 0時(shí)，求反應(yīng)至CA/l所需時(shí)間t= 秒（B）A.400 B.460 C.500 D.560在全混流反應(yīng)器中，反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比為 （A）空τ B.反應(yīng)時(shí)間t C.停留時(shí)間t D.平均停留時(shí)間t27η大于1.0時(shí)，且隨著 的增大而增大，此時(shí)該A反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n （A）A.＜0 B.=0C.≥0 D.＞028.全混流反應(yīng)器的容積效η小反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n （D）1.0時(shí)，且隨著 的增大而減小，此時(shí)該AA.＜0 B.=0C.≥0 D.＞029.全混流反應(yīng)器的容積效η=1.0時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n （B）A.＜0 B.=0 C.≥0 D.全混流釜式反應(yīng)器最多可能個(gè)定常態(tài)操作點(diǎn)（C）A.1 B.2 C.3 D.4全混流反應(yīng)器中個(gè)穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)（B）A.1 B.2 C.3 D.4對(duì)于（D）

的反應(yīng)器在恒容反應(yīng)過程的平均停留時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí)是A.間歇式反應(yīng)器 B.全混流反應(yīng)器 C.攪拌釜式反應(yīng)器D.平流管式反應(yīng)器一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A

2R，C 2.30kmol/m3，出口轉(zhuǎn)化率x 0.7，每A A 批操作時(shí)間tt0

2.06h50000kgR/

R=60，則反應(yīng)器的體積V為 m3（C）A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器（D）全混流反應(yīng)器 B.平推流反應(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)器對(duì)于絕熱操作的放熱反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器（D）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)器對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＜0的不可逆等溫反應(yīng)為降低反應(yīng)器容積應(yīng)選。（B）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)器對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞0的不可逆等溫反應(yīng)為降低反應(yīng)器容積應(yīng)選。（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)器對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率（C）提高壓力 B.降低壓力 C.提高溫度 D.低溫度A對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(yīng)

P(主)P )其瞬間收率隨C P 調(diào)增大，則最適合的反應(yīng)器（A）A.平推流反應(yīng)器 B.全混流反應(yīng)器C.多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D.全混流串接平推流反應(yīng)器A對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(yīng)

P(主)P )，其瞬間收率隨C P 單調(diào)下降，則最適合的反應(yīng)器（B）A.平推流反應(yīng)器 B.全混流反應(yīng)器C.多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D.全混流串接平推流反應(yīng)器簡述理想反應(yīng)器的種類？（完全混合（活塞流或擠出流）時(shí)間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有相同的停留時(shí)間。簡述分批式操作的完全混合反應(yīng)器？答：反應(yīng)物料一次性投入反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)過程中，不再向器內(nèi)投料，也不出料，待達(dá)到反應(yīng)要求的轉(zhuǎn)化率后，一次性出料，每批操作所需生產(chǎn)時(shí)間為反應(yīng)時(shí)間與非生產(chǎn)性時(shí)間之和，非生產(chǎn)性時(shí)間包括加料、排料和物料加熱、冷卻等用于非反應(yīng)的一切輔助時(shí)間。簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。對(duì)于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)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(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。

kC2，E；

k

E，當(dāng)E

時(shí)如何選擇操作溫度可R 1 A

1 S 2 A 2 1 2以提高產(chǎn)物的收率？RS rR

k

eE1

/

kC 10C

EEe2 1CS答：對(duì)于平行反應(yīng)R rS

k eE220

RT/RT A k20

A，所以，當(dāng)

E＞E1

時(shí)應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率。A→rA

kCA

kmol/mhk=9.52×109exp[-7448.4/T]A0

2.3R

60，CR0

0，若轉(zhuǎn)化率xA

0.7，裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天。求50℃等溫操作所需反應(yīng)器的有效容積？（用于非生產(chǎn)性操作時(shí)間t解：反應(yīng)終了時(shí)R的濃度為

=0.75h）0C 2C xdxR A0 dx

3.22(kmol/m3)tC

xA AA00 kCA

1xA Adxk01xdxA

1ln 1k 1xAk9.52109

7448.40.92t 1 ln 1

273501.31(h)0.92 10.7VCMR Rt

50000 t 240V500002.06243.2260

22.2(m3)CH=CH CH=

(A)+CH=CH COOCH(B) (C)47. 2

2 2 3

該反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，以AlCl3

20℃，0.5m3/h，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始濃度分別為CA0

96.5mol/m3，CB0

184mol/m3，催化劑的濃度為C 6.63mol/m3。速率方程r kCC ，式中k=1.15×10-3D A A Dm3/mol·ks，若要求丁二烯轉(zhuǎn)化率為40%。求反應(yīng)器的體積V； 2）容積效率η。解：1） A+B→CdCr AkCCA dt A

kCA0

x)CA DA0A

C x xA0A A對(duì)于全混流反應(yīng)器∵

r kCA

x)CA D

k(1x)CA D 0.4 87.4(ks)24.28(h)∴1.151030.4)6.63V∵ v0

v 0.5m3/h0∴Vv0

24.280.512.14m32）在分批式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為tC

xA

1

0.4

dxA 67(ks)dxA00 rdxA

kC D

1xA t 6787.4

0.76648.在全混流反應(yīng)器中一級(jí)不可逆反應(yīng)A→2rA

kCA

kmol/m3，k=9.52×109exp[-7448.4/T]h-1，C 2.3kmol/m3M 60，C 0，若轉(zhuǎn)化率A0 R R0x 0.750000kgR/50℃等溫操作所需反應(yīng)器A的有效容積和它的容積效率？（用于非生產(chǎn)性操作時(shí)間t=0.75h）01）進(jìn)料速度v0C2C xCR A0 AvC0 R

vxA00

24M以C xA0

0.7,MR

R60v 50000/(246022.30.7)10.78m3/h0（2）反應(yīng)器有效容積VV C x x

A0 v kC0 Avx

Ak(1x )AV

0k

A 27.34m3x )Ax dx 1 x dx 1 1tC A A A A ln(3)

A00 kCA

k01xA

k 1xAk9.52109

7448.40.92t 1 ln 1

273501.31(h)t0.92 10.7t

1.132.54

0.5160.75m35.0m2的冷卻盤管。欲利用改反應(yīng)器來進(jìn)行A→R的一級(jí)不可逆的液相反應(yīng)，其速率常 5525.9r數(shù)k1.0788109ep Tr

(h1)(H

)20921J/molA，原料液中A的濃A0度C 0.2mol/l，但不含反應(yīng)產(chǎn)物R。此原料液的密度ρA0P C 929（J/·℃。要求原料液的進(jìn)料流率v 3m3/hP A液中C 04mol/l?？倐鳠嵯禂?shù)U=209.KJ/m··℃。所用的冷卻介質(zhì)的A25℃。試求滿足上述反應(yīng)要求所需的反應(yīng)溫度以及料液的起始溫度T0解：1)計(jì)算反應(yīng)溫度TCCA

11kA0C( A0Ak C (0.22(0.75)18A 0.04 3根據(jù) k1.0788109exp[T308.6K

5525.9]TT T

V(rA

)(Hr

)UA(TT)m ]2）0

vc0 PT 308.6180.040.7520921209.25(308.6298.16)0 310502.929

297.4K(CHCO)2(A) + H2O(B) 2CH3COOH(C)25℃k=0.1556min-1，采用三個(gè)等體積的串聯(lián)全混流釜進(jìn)行反應(yīng)，每個(gè)釜體積為1800cm3，求使乙酸酐的總轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)，進(jìn)料速度v。0解：初始濃度為C ，離開第一釜為C ，依次為C 、C 。A0 A2 A3 C A0 ∵1 (r)A1

(r)A1

kCA1 C

C 1 1 A0 x 1∴1 kCA1C

C 1k A0 11

1k1對(duì)第二釜

1k2對(duì)于等體積釜串聯(lián) 1 2A2C 1 x 1 1A2C (1)2A0x

A21

(1k)21同理

(1k)3∴τ=2.3（min）v V0

18002.3

782.6(cm3/min)51.串聯(lián)全混流反應(yīng)器進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，假定各釜容積、溫度相同，0 k0.92(h1), 10m3h,x 0.9,試計(jì)0

N1，2，3非生產(chǎn)性操作時(shí)間的條件下分批式反應(yīng)器的有效容積。解：利用

xA,

1 1(1k)NiN(個(gè)) 1 2 3V（m3）97.8 47.0 37.6若采用分批式1ln 1

1 ln 1

2.503htk 1A

0.92 10.9t V B其中為N時(shí) V97.810

9.78hV B

2.5039.78

97.825.03m3應(yīng)用兩個(gè)按最優(yōu)容積比串聯(lián)的全混流釜進(jìn)行不可逆的一級(jí)液相反應(yīng)釜的容積和操作溫度都相同，已知此時(shí)的速率常數(shù)k=0.92h-1，原料液的進(jìn)料速A度v=10m3/h，要求最終轉(zhuǎn)化率xA0

0.9，試求VV1 2

和總?cè)莘eV。解：對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)應(yīng)有( 1 r

1 1

x x

kCA0

(1xA1

) kCA0

x )2A1(1 r

1 1 1 代入x

A,i x A

r r ,i A,i

A,i1

A,i1 A,i 1 1 1 得kCA0

x )2A1

x x

kCA0

(1xA2

) kCA0

x )A1整理得 x2A1

2x x 0A2∵x ， ∴x 0.6838A2 ∴A1∴1 kxA1

0.6838 2.35(h)) 0.6838)Vv1 01

23.5(m3) A2

0.90.68382 k(1xA2

) 0.92(10.9)V v2 02

23.5(m3)總?cè)莘eVVV1 2

47(m3)用兩串聯(lián)全混流反應(yīng)器進(jìn)行一個(gè)二級(jí)不可逆等溫反應(yīng)，已知在操作溫度下k0.92(m3kmol1h1),CA0

2.30kmolm3,v0

10m3h,要求出口

=0.9，計(jì)算該操作最A(yù)優(yōu)容積比V1 2

)和總?cè)莘eV。(1r

1 [ ] 1 解：x x

2x )2

kC 2x )311A0 A0 11(

1)r 1x

[r r ]A,12

A,1 1

A,0

A,21

A,1 1 ]kC 2A0

)3A,1

xA,1

kC 2A0

)2A,1

kC 2A0

)2A,1x 33x

3.01xA1

0.990x 0.741A1x x

0.741 5.22h1 kCA0

x )2A1x

1.922.30.741)20.90.741 A2 2 kC x )2A0 A25.22

0.922.3(10.9)2V V 1 0.6951 2 7.5121總?cè)莘eVV1

V v2 0 V10(7.515.22)127.3m3應(yīng)用管徑為D=12.6cmAA=R+SrA

kCA

；而k=7.8109exp[-19220/T](s-1),原料為純氣體A,反應(yīng)壓力P=5atm下恒壓反應(yīng),T=5000C。x 0.9,FA

=1.55kmol/h,求所需反應(yīng)器的管長L,停留時(shí)間t，空時(shí)τ（理想氣體。解：反應(yīng)氣體的進(jìn)料體積流速為：v

RT 1.550.082773 19.66(m3/h)0 P 5反應(yīng)流體在管內(nèi)的體積流速為：vFRTF

x)RT/PP 0

A0 A

21

1 RTF0

F （純氣體；yA0

1.0，A 1 ，C PA0∴vFA0

(1xA

)/CA0C

(1x)CA

(1xA)CA0而 A v FA0

(1xA

) x)AV 1 xx)dx A A Av k0 x)0 A1[2ln 1

]29.88(s)0.0083(h)∴ k 1x A4v 45.4610329.880L 0D2

D2

13.0(m)3.14(0.126)2t1xAdxA

1ln 1

18.57(s)k01x液相原料中反

k 1x物 A

進(jìn)入平推流反應(yīng)器中進(jìn)行 2AR的反應(yīng)，已知C 1moll,V2l,rA0

2ls。A求：1）當(dāng)出口濃度C 0.5moll時(shí)的進(jìn)料流v。A 002)當(dāng)進(jìn)料流量v 0.5l時(shí)出口濃度CAf。0V 解：1）FA0

VC vA0

xAdxA0 rAC

xAx

C0

1 (1

1 )20sdCA00 r CdCA A

A

0.05 C CA A0 1 (1

1 )

V 260

240s2） 0.05 C C vA A0

0.51 12 1C CA A0

12113C 10.077mollA 13自催化反應(yīng)AR→2RrA

kCCA

，在70℃下等溫地進(jìn)行此反應(yīng)在此溫度下k=1.512其它數(shù)據(jù)如下0.99kmol/m3；A0C 0.01kmol/m3；vR0

10m3/h；要求反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率xA

0.99。試求：1）在全混流反應(yīng)器中反應(yīng)所需的容積；2）在平推流反應(yīng)器中反應(yīng)所需的容積。解：令

CaCR0A0

0.010.01010.99C C x)A A0 AC CR R

C xA0

C (ax)A0 A∴r kC2∴A

(1xA

)(ax )A全混流反應(yīng)器所需的容積0AV vx0AkC

100.99 661(m3)x)(ax) 1.5120.99)(0.01010.99)A推反應(yīng)A 所需的容積x dx x 1 1 1 vvvvV 0 A

A

A

dxkC A0

(1xA

)(axA

) kC A0

a11xA

ax Av 1 a

10 VkC (aA0

ln ln1xA

Aa 1.5120.991.0101a

ln100ln1.0001V60.8(m3)57. (A) (P) (S)CH k 6 6 1

HCl k CHCl53 5dCAk

dCPkC

kC反應(yīng)速度dt

1 A；dt

1 A 2

P(a(bP求S ，其中kP1

1.0(h1),k2

0.5(h1),Vv 1(h),C C 0 C /l, 0 P0 S0 A0, A解:(a)CA

C k]0.368mol/lA0 1C C 1A0 11P k

(ekek)=10.5(e0.5e1.0)=0.477mol/1 2 2 1S A A C C (C C )1(0.3680.477)S A A 0CS P CS

0.477=0.155=3.08(b)v0

(C CA0 C

)=KCV1 ACC A0 A0A 1k=1K1 1

(K k)1 1vC V(kC0 P 1

kC )2 PkC kC C 1 A 1A0 ∴P 1k2

1k1

1k2A C =0.5mol/l C =0.333mol/l CA CS PSP C =2.0S58. (A) (P) (S)CH k 6 6 1

HCl k CHCl53 5dCAk

dCPkC

kC反應(yīng)速度dt

1 A；dt

1 A 2

P，在恒溫恒容下求等容積的兩釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行這一反應(yīng)時(shí),求目的產(chǎn)物P的選擇性SPk 1.0(h1),k1

0.5(h1),Vv0

1(h),C CP0 S

0 C,A0,

1mol/l。解：等容積釜串聯(lián)應(yīng)有1 2

1

1/20.5h對(duì)第二個(gè)全混流反應(yīng)器作物料衡算V(C0

C )kA2 1

VA2 2C C A0∴ A2 1k K)∴ 12 1對(duì)于V(C C )V(kC kC 對(duì)于0 A2 2 1 A2 2 P2

K k k1 11 1

0.51C 1C A0

KC+1 A0+∴P2

K)2K) KK )21 2 1 2

K k2 2

0.25C 1A2 0.5)2=0.444mol/lC 0.5 0.5P2 0.5)20.25)+0.25)2S∴C SPC PSC =0.165=2.37SCOOCHHO→CHCOOH+CHOH，產(chǎn)物

COOH3 3 2 3 3 3在反應(yīng)中起催化劑的作用，已知反應(yīng)速度與醋酸甲酯和醋酸的濃度積成正比。（1）（1）50050mol/m35400s70%，求反應(yīng)速率數(shù)和最大反應(yīng)速度（5）A（2）2） 如果反應(yīng)改在連續(xù)攪拌釜中進(jìn)行 =0.8時(shí)停留時(shí)間應(yīng)為多少。AA（3）（3） 如果采用管式流動(dòng)反應(yīng)器， =0.8時(shí)停留時(shí)間解： A+B→C+DA（1）dC

r kCCA A C)d C)= dtA=A

AkCA0 dt

)(CA0 A C

C A0

kC2)( C0A0 A A CA0dA0kC dt AA0

kC t

1 ln

C CA CCA0 C(1

)(

C C0

A0 C1 C0

C0

C C0 AA A CA0

C C CA0 A0 A01 0.70.1k ln 1.106106m3/mol5000.10.10.7r

1.1061065002

)(

C C0)0.2765(

0.9

AAd(r)A

A A C A A0對(duì)AA 求導(dǎo)d對(duì)AA

0.2765(2A

0.9)0

0.45A(rA)max8.364102mol/m3sC A0 A

C A0 A

C A0 A

8.037103s（2）

r rA A

kC2dAd

(1A

)(A

C /C )dC0 AdC

A A

A A（3）對(duì)于PFR

A00 r

A00 kC2)( C

/C )A A0 A A C0 A0 1

1

6.258103skC CA0 C0

/C )A0

1A

C /C AA C0 A0在一定的反應(yīng)溫度下A1AK1

R 1

2.0CA

(kmol/m3h)22AK2

22

(kmol/m3h)RA，其初始濃度為10kmol/m3A80轉(zhuǎn)化為RR解：1）使用連續(xù)攪拌釜∵r r∵A 1∴C C

2r2(r

)

2r)A0 AC CR R0C

A 1 2r11RC CA0

A2A

1AC CC A0 A

C A0 A∴R 1∴A

1A0

C )A0 A當(dāng)RA 0.8時(shí)，有當(dāng)RA

5.71kmol/m3C (C A0

C )0.2C2A

1.15kmol/m3S 2A AC 5.71CS R 4.965CR 1.15SR CR

C 5.71 0.714RR C C C 100.8RA0 A A0 AV恒定，停留時(shí)間與空時(shí)相等C C Rr K1K1

5.711.43h22A

P(主)K2 S(副)的反應(yīng)速率式分別為：rA

(k1

kC；r2 A A

kC；rA

kC2，且在反應(yīng)的操作溫A度下k

=1.0，k /k1 2

1.5；CA0

5mol/l，C CP0 S0

0，要求反應(yīng)流體的進(jìn)料速率為0v 5m3/hx為0A

0.9。試求用單一的全混流反應(yīng)器在等溫下進(jìn)行此反應(yīng)時(shí)所能獲得的產(chǎn)物P的濃度CP以及所需的反應(yīng)容積V。)

r kC P 1 A解： Pm rA

kC kC2A 2 AC) PPm C CA0 A(CC

C)kA

1(50.5)2.57(mol/l)P (k1

kC

) 11.50.5v(C0 A0

C)V(rA

)V(kC1 A

kC2)2 AVv0(CA0

C) 54.5A 25.7(m3)kC kC2 0.51.50.52環(huán)氧乙烷1 A452A的氣相分解反應(yīng)如下

HO（g）→24

（g）+CO（g）4已知在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)的速率常數(shù)為0.0212min-1，反應(yīng)在恒溫恒容反應(yīng)器中完成，初始時(shí)原料為純的2.026×105Pa50min壓力。解：由k=0.0212min-1可知該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)PA ktPPA0t時(shí)反應(yīng)物分壓為PA

CHO（g）→CH（g）+CO（g）24 4P 0 0總壓Pt2P

P 2(PA P

A0PAP)AP

P-PA0 A

P-PA0 AA0 ∴P

exp(kt) P

2exp(kt)A0 A0當(dāng)t=50minPPt

[2exp(kt)]3.35105Pa醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應(yīng)生成甲烷和二氧化碳：1CHCOOH13

CH2

CO

O 2

COOHk232

CH4

CO2已知在916℃時(shí)k 4.65s1,k 3.74s1，試計(jì)算：1 21）2）乙烯酮的選擇性。

99%的醋酸反應(yīng)掉的時(shí)間；在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成0解：設(shè)在時(shí)間t時(shí)乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為C ，則0Adxk(Cdt 1 dyk(Cdt 2

xy)xy)相加得

d(xy)(kdt 1

k)(C2

xy)d(xy) (k0將其積分C (xy) 0A

k)dt2ln C

A0

k)tCA01）xy0.99CA0

(xy) 1 2

1）當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時(shí)t 1 ln 1 0.549s4.653.74 10.99x k

4.65 22）y k 3.742x0.549CA0

y0.441CA0C0.549CS

A055.4%A01000KRCH

OH(g)RCHO(g)H2

(g)0.082l/mol·minRCHOH2.0262×105Pa，求1）20%的間；

OH分解所需時(shí)22）的時(shí)間。解： RCHOH(g)RCHO(g)H(g)2 2

OH的濃度降低20%所需2A B Ct=0 nA0t=t nA0

0 0-x x n n x總 A0由kdxVdt

kC2 knA2A V22理想氣體

n RTV 總Pdx

k(nA0

x)2dt (nA0

x)RT/P(nA0x)dxkPdt∴(n∴A0

x)2 RTx nA0

x dx

tkPdt

(n x)2A0

(n x)2A0

0RTRT 2x x t )kP nA0

x nA0當(dāng)x 當(dāng)nA0

，帶入得t=138minn n x A0對(duì)于V

A0，應(yīng)有(nA0

A0x)RT/

A0n RT/PA0xnA0當(dāng) 9 ， 帶 入 得 t=66.1min①分等溫間歇反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)物濃度的關(guān)系在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二A A0級(jí)反應(yīng)AB,r 2mol/(ls)A A0

1mol/lC

0.01mol/l所需時(shí)間。r解:

AdCA

0.01C2A1 1 1 1AA0AA0

0.01 1Pt=9900sPi對(duì)于aAbBcC如何？i

,P表示速率式中常數(shù)ki

k 則其二者關(guān)系n RTV 總解： 理想氣體

PPk (

P)a( B)br kCaCb

C RT

k (RT)(ab

PaPbA C A B C A Br k PaPbA P Ak (RT)(abC平行反應(yīng)A

BkPP，其中rP

2CA

r C2，已知C

2.0mol/l C C，P0 A0，

0，求在平推流反應(yīng)，A器中的 SA，A器中的 SA0P,maxr

2 dC PA解：P rA

2CA

PdCA對(duì)上式進(jìn)行積分得C CAP CA0

2 dC2C AA當(dāng)AC 0時(shí)，產(chǎn)物P當(dāng)AC∴P,max

20

2 dC2C A

2ln21.386mol/l一級(jí)連串反應(yīng)A

P

kC

kC

k

，進(jìn)料流率為v，A 1 A P 1 A 2 P 0P0 P,mC C 0，反應(yīng)在恒溫恒容的條件下進(jìn)行，求在全混流釜式反應(yīng)器中目的P0 P,mC A0 A

C A0A解：全混釜 kCA1

A 1k10P0對(duì)物料P作物料衡算0P0

vC0

VrPC k則有CP 則有A0

k1

1

k)2dC當(dāng)dtP0時(shí)，產(chǎn)物PCCP,max

[(K2

A0/K)1/21]21A0液相反應(yīng)R在一全混釜中進(jìn)行C mol/l反應(yīng)速率常數(shù)kl/molsA01）平均停留時(shí)間為1S時(shí)該反應(yīng)器的x ；A02）若Av0

/s，xA

56%，求反應(yīng)器的體積。C x C x A0 A A0 A 解：1）

r kC2x )2A A A∴kCA

C C 0A A011 1A0Ax CA0

2kCA38%

/lA CA0V CA0CA 1/22） v kC2 kC x )20 A A0 A帶入得2sV2v0

2l液相反應(yīng)A+BP+S在一全混釜中進(jìn)行，速率常數(shù)k/mols，求：C C 1.0mol/l;求：A0 B0x 50%時(shí)，反應(yīng)器的容積；A若進(jìn)料流量為/minCA

0.5mol/l;求進(jìn)口料液中A的濃度。解：1）由k/mols可知該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)且二者的反應(yīng)按1：1的比例進(jìn)行反應(yīng)CA0CA

CA0xA Axr kCCxA A vx

kC2A1Vv 0 A 0 k(1xA

)2 V C Cx A0 x

CA0xA A2） v0

r kCCA A

kC2A帶入得120V2v0

2lC 1200.050.250.52mol/lA0磷化氫的均相氣相分解4PH3

→P+4

，在310℃時(shí)2atm時(shí)速率方程2r A

mol/sl，磷化氫以200kg/h的速率在平推流反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，求轉(zhuǎn)化率A80%時(shí)所需反應(yīng)器體積？V0解：F0A

xAdxA0 rA 7

0.754A y 14A0P 2C A0 0.042mol/lA0 RT 0.082(310273)F 20010001.634mol/sA0 343600C

1xAA A01

y xFA A0 AFVF

xA x

8[(

1.75

)

862lA00

1xA

A0

1x AA∴ A010.75xA第四章非理想流動(dòng)停留時(shí)間分布的密度函數(shù)在t＜0時(shí)，E（t）= （0）停留時(shí)間分布的密度函數(shù)在t≥0時(shí)，E（t） （＞0）當(dāng)t=0時(shí)，停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）= （0）當(dāng)t=∞時(shí)，停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）= （1）停留時(shí)間分布的密度函數(shù)E（θ）= t（t）1t表示停留時(shí)間分布的分散程度的量2 2（t2）t反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線是通過物理示蹤法來測定的，根據(jù)示蹤劑的輸入方式不同分（脈沖法階躍法周期示蹤法、隨機(jī)輸入示蹤法）平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，E（t）= （∞）平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，E（t）= （0）平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，F(xiàn)（t）= （1）平推流管式反應(yīng)器t＜t時(shí)，F(xiàn)（t）= （0）平推流管式反應(yīng)器其E（θ）曲線的方差

（0）t平推流管式反應(yīng)器其E（t）曲線的方差2 （0）t1et全混流反應(yīng)器t=0

E（t）= （t t）全混流反應(yīng)器其E（θ）曲線的方差

（1）t全混流反應(yīng)器其E（t）曲線的方差2 （t2）t）曲線的方差2為 （0～1）當(dāng)流體在半徑為Rr速以u(píng) 記，則距軸心處距離為r的流速u （u0(R)]）0r20r當(dāng)流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，管壁處的流速uR （0）流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)的停留時(shí)間分布密度函數(shù)= 。t2（2t3）t流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）= 。t（1(2t)2）CA0C0

對(duì)應(yīng)曲線（E（t）曲線）CAC0

對(duì)應(yīng)曲線（F(t)曲線）非理想流動(dòng)不一定是造成的（返混）非理想流動(dòng)不一定是由返混造成的但返混造成（停留時(shí)間分布）為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果可借助這種軸向返混與擴(kuò)散過程的相似性的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散相來加以修正并認(rèn)為的假定該軸向返混過程可以用費(fèi)克定律加以定量描述，所以，該模型稱（平推流、軸向分散模型）在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)

uLe （E ）ez在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)愈大軸向返混程度就 （愈小）軸向分散模型的偏微分方程的初始條件和邊界條件取決于采用示蹤劑的 的情況（輸入方式、管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)、檢測位置）軸向分散模型的四種邊界條件（閉—閉式邊界、開—閉式邊界、閉—開式邊界、開—開式邊界）誤差函數(shù)erf的定義式

erf(y)

yex2dx0 ）erf(0) （1、0）

erf(y)

yex20

，則erf() ，12軸向分散模型的數(shù)學(xué)期望值1 1

2 。[ P ，e2( )8( )2P P ]e e流體的混合程度常來描述（調(diào)勻度S、流體的混合態(tài)）流體的混合程度常用調(diào)勻度S來衡量，如果S值偏，則表明混不均勻（1）微觀流體混合的混合態(tài)稱（非凝集態(tài)）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）若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部則具有均勻組成和相同停留時(shí)間，這種流體稱（宏觀流體）宏觀流體混合的混合態(tài)稱（完全凝集態(tài)）介于非凝集態(tài)與完全凝集態(tài)之間的混合態(tài)稱為 （部分凝集態(tài)）在氣—液鼓泡攪拌裝置中氣體以氣泡方式通過裝置而 為微觀流體（氣體、液體）

是宏觀流體，在氣—液噴霧塔中液體以液滴形式的分散相， 是宏觀流體，而 （液體、氣體）反應(yīng)級(jí)數(shù)n= 時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果（1）對(duì)反應(yīng)器，微觀流體與宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果（平推流）當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞1時(shí)宏觀流體具有比微觀流的出口轉(zhuǎn)化率（高）當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n 1時(shí)宏觀流體具有比微觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率（＞）當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n＜1時(shí)宏觀流體具有比微觀流的出口轉(zhuǎn)化率（低）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（＜〉脈沖示蹤法測定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線（A）曲線 B.曲線 C.曲線 D.曲線階躍示蹤法測定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線（B）51.平推流流動(dòng)的E（t）曲線的方差2A.0 B. （A）51.平推流流動(dòng)的E（t）曲線的方差2A.0 B. （A）C.1D.＞152.全混流流動(dòng)的E（t）曲線的方差2A.0 B. （C）C.1D.＞1軸向分散模型的物料衡算方程式邊界條件下有解析解（D）閉—閉 B.開—閉 C.閉—開 D.開開軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件無關(guān)（C）示蹤劑的種類 B.示蹤劑的輸入方式 C.管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)D.檢位置反應(yīng)級(jí)數(shù)n= 時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果(C)A.0 B.0.5 C.1 D.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n 時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜1當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n 時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體低的出口轉(zhuǎn)化率A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜1當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n 時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜1當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n 時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體低的出口轉(zhuǎn)化率A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜160停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0t到t+dt占的分率為E（t）dt（②分。E(t)dt1.0。0停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在出口流體中停留時(shí)間小于t的物料所占的分率為Ft。Ft)tEt)dt。0簡述描述停留時(shí)間分布函數(shù)的特征值？t答：用兩個(gè)最重要的特征值來描述——平均停留時(shí)間t和方差2。t1） 1）

t定義式為：

tEt)dtt是0E（t）曲線的分布中心，是E（t）曲線對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的一次矩，又稱E（t）的數(shù)學(xué)期望。02）

2是表示停留時(shí)間分布的分散程度的量，t在數(shù)學(xué)上它是指對(duì)于平均停留時(shí)間的二次矩t

2t2Et)dtt2。t 0簡述尋求停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類？答：通過物理示蹤法來測反64.簡述脈沖示蹤法測停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？答t=0的瞬間輸入一定量M劑AC線為E(t

E(t)CA。0。簡述階躍示蹤法測停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？答：階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，在某瞬間t=0A0體切換為含有示蹤劑A且濃度為C 的流體同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變并在切換的同時(shí)，在出口處測出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)A0C的曲線為

F(t)CA。A0。通過冷態(tài)模型實(shí)驗(yàn)測定實(shí)2）根據(jù)所得的有關(guān)或理的簡化提出可能的流動(dòng)模型，并根據(jù)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)；3）結(jié)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)通過模擬計(jì)算來預(yù)測反應(yīng)結(jié)果；4）通過一定規(guī)模的熱模實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。均一的流速；Fick3）EZ

4）5）管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。簡述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的定義？答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴(kuò)散過程的相似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上定律加以定量描述。所以，該模型稱為“軸向分散模型（或軸向擴(kuò)散模型）69.簡述非理想流動(dòng)多級(jí)混合模型的特點(diǎn)？答：把實(shí)際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n個(gè)容積相等串聯(lián)的全混流區(qū)所組成，來等效的描述返混和停留時(shí)間分布對(duì)反應(yīng)過程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V，物料流入速率為v，則0

tV t tv0i N。v舉例說明微觀流體和宏觀流體的區(qū)別？若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時(shí)間，這種流體稱為宏觀流體。如在氣—液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過裝置，此時(shí)氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。12lv=0.l/mi，在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑，并同時(shí)測其出口物0料中ACA

隨時(shí)間的變化，實(shí)測數(shù)據(jù)如下：t（min）05101520253035C（g/l）03554210tAt試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定E（t）曲線的方差2和2。解：首先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)滿足：0

dtA

MC v 00

800.8

100Cdt5[02(541)4(3520)]1000 A 3∴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)是滿足的?！?t2E(t)dtt2∵t0tV其中 v0

120.8

15(min)由數(shù)據(jù)計(jì)算得如下表：t（min）05101520253035E（t）=C/C00.030.050.050.040.020.010At2E（t）

0.75 5 11.25 16 12.5 9 05t2E(t)dt [02(5169)4(0.7511.2512.50)]26350 3∴2t

263

38222tt2

38152

0.169有一管式反應(yīng)裝置經(jīng)脈沖示蹤法實(shí)驗(yàn)測得如下表所示的數(shù)：v0=0.8m3/min；m=80kg；∴C0=80/0.8=100t(分)0246810121416C（kg/m3）06.512.512.5105.02.51.00A試根據(jù)表列數(shù)據(jù)確定該裝置的有效容積V、平均停留時(shí)間t、方差2和2。t解：首先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：0

dtA

MCv 0

100Cdt

C C C )

C )

1000 A 3

A2 A4 A6

0∴一致性檢驗(yàn)表明，脈沖示蹤法所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是合理的。計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下表所示：t（分）024024681012141600.0650.1250.1250.1000.0500.0250.010000.130.50.750.800.500.300.140000.262.04.56.45.03.601.9600E(t)itE(t)i it2E(t)i

i∵ttE(t)dt02tt 1

E(t)1

4(t2

E(t)2

tE(t)4

tE(t)6

tE(t)8

)6.187(min)∴32(t3

E(t)3

tE(t)5

tE(t)7

)t9

E(t)9∴Vvt0.86.1874.95(m3)2t2E(t)dtt247.25(6.187)28.971t 22t2 t2

8.9712

0.234

Ez0.082某反應(yīng)器用示蹤法測其流量，當(dāng)邊界為開—開式時(shí)，測得Ul ，在此反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一般不可逆反應(yīng)，此反應(yīng)若在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率為99%，若用多釜串聯(lián)模型，求此反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率。2 12解：

8( )20.2178Pe Pe21 NN 1 4.592tC

xA dxA活塞流：

A0

kC x )A0 AktxAdxA0 1xA

ln

11xA

4.60x 1A

1kt )NNx 96%A75.用多級(jí)全混流串聯(lián)模型來模擬一管式反應(yīng)裝置中的脈沖實(shí)驗(yàn)，已知t28.971t26.187，求t1） 1）推算模型參數(shù)N；2）22t2解：1） t21

8.9716.1872

推算一級(jí)不可逆等溫反應(yīng)的出口轉(zhuǎn)化率。N 4.272取N=41x 1A2）

kt)N

0.566第五章非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)工業(yè)催化劑所必備的三個(gè)主要條件是、 （活好、選擇性高、壽命長）氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠 結(jié)合的，而化學(xué)吸附是靠 （范德華力、化學(xué)鍵力）氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是 分子層的，而化學(xué)吸附是 （多、單）氣體在固體表面上發(fā)生吸附時(shí)，描述在一定溫度下氣體吸附量與壓力的關(guān)式稱（吸附等溫方程） （Freundlich） （Temkin）固體催化劑的比表面積的經(jīng)典測定方法是基方程（BET）在氣—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1 dnr A反應(yīng)A→B，A的反應(yīng)速率的定義（A W dt ）對(duì)于氣—固相催化反應(yīng)，要測定真實(shí)的反應(yīng)速率，必須首先排除 和 （內(nèi)擴(kuò)散、外擴(kuò)散）量，但保不變（WF ）A0測定氣固相催化速率檢驗(yàn)外擴(kuò)散影響時(shí)，可以同時(shí)改，但保持WFA0

（催化劑裝量、進(jìn)料流量）測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，在恒定 的WF 下測 ，看二者的變化關(guān)系[粒度（直徑d 、轉(zhuǎn)化] A0 pp測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（直徑d ，p在恒定下測轉(zhuǎn)化率，看二者的變化關(guān)系（WF ）A0催化劑回轉(zhuǎn)式反應(yīng)器是把催化劑夾在框架中快速回轉(zhuǎn)，從而排除 影響和達(dá)到氣及反應(yīng)的目的（外擴(kuò)散、完全混合、等溫）15.流動(dòng)循環(huán)（無梯度）式反應(yīng)器是指消的存在，使實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性提高（溫度梯度、濃度梯度）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）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)散阻力是由分間碰撞所致，這種擴(kuò)散通常稱。[分子擴(kuò)散（容積擴(kuò)散對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在時(shí)，分與孔壁的碰撞為擴(kuò)散阻力的主要因素（0.1um）0.1um（分子與孔壁的碰撞）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0.1um時(shí)分子孔壁的碰撞為擴(kuò)散阻力的主要因素，這種擴(kuò)散稱（努森擴(kuò)散）等溫催化劑的有效系數(shù)η為催化劑粒子的 與催化劑內(nèi)部的 （表面上的相等時(shí)的反應(yīng)速率）氣—固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù)S 它是表征內(nèi)擴(kuò)散影響的重要參kCmkCm1VDSe數(shù)（ ）kCmkCm1VDSe氣—固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù) S

，它是表征內(nèi)擴(kuò)散影響的重要參數(shù)數(shù)值平方的大小反映與 之比（表面反應(yīng)速率內(nèi)擴(kuò)散速率）氣—固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù)S的大小可判別內(nèi)擴(kuò)散的影響程度，S愈大，則粒內(nèi)的濃度梯度就 ，反之，S愈小，內(nèi)外濃度愈近于 （愈大、均一） 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 （物理、化學(xué)）催化劑的失活可能是由于某些化學(xué)物質(zhì)的中毒引起的關(guān)于中毒的兩種極情況（均勻中毒、孔口中毒）描述氣—固相非催化反應(yīng)的模型: （整體勻轉(zhuǎn)化模型、粒徑不變的縮核模型、粒徑縮小的縮粒模型）對(duì)于氣—固相非催化反應(yīng)的縮核模型反應(yīng)從粒子外表面逐漸向內(nèi)核部分進(jìn)，但粒子體（不變）煤炭燃燒屬于氣—固相非催化反應(yīng)粒徑隨著反應(yīng)進(jìn)行而不斷的縮小這模型屬于粒徑縮小模型（縮粒）硫化礦的燃燒氧化鐵的還原都屬于氣—固相非催化反應(yīng)反應(yīng)從粒子外表面逐漸向內(nèi)核部分推進(jìn)，但粒子體積不變，這種模型屬于粒徑不變的 模型（縮核）膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系γ值的大小反映了在膜內(nèi)進(jìn)行的那部分反應(yīng)可能占的比例而可以用來判的程度（反應(yīng)快慢）測定氣—液相反應(yīng)速率的方法與均相反應(yīng)時(shí)不同之點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)時(shí)要排除氣和液相中，使反應(yīng)在動(dòng)力學(xué)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行（擴(kuò)散阻力）下列哪種物質(zhì)屬于半導(dǎo)體催化（B）金屬 B.金屬硫化物 C.金屬鹽類 D.酸性催化劑下列哪種物質(zhì)屬于絕緣體催化（D）金屬 B.金屬氧化物 C.金屬鹽類 D.酸催化劑骨架Ni催化劑的制備是將Ni與Al按比例混合熔煉，制成合金，粉碎以再用苛性鈉溶液溶去合金中的Al而形成骨架，這種制備方法（A）溶蝕法 B.熱熔法 C.沉淀法 D.混法下列不屬于Langmuir型等溫吸附的假定的（B）均勻表面 B.多分子層吸附 C.分子間無作用 D.吸機(jī)理相同下列屬于理想吸附等溫方程的（A）Langmuir型 B.Freundlich型 C.Temkin型 D.BET型測量氣—固相催化反應(yīng)速率，在確定有無外擴(kuò)散影響時(shí)是在沒有改變 （D）催化劑裝置 B.催化劑裝量 C.進(jìn)料流量 D.W/FA0當(dāng)催化劑顆粒的微孔的孔徑小于分子的自由時(shí)，分子與孔壁的碰撞成了擴(kuò)散阻力的主要因素，這種擴(kuò)散稱為努森擴(kuò)散（B）0.01um B.0.1um C.1um D.1nmk Cm1/DV S eS催化劑顆粒擴(kuò)散的無因次擴(kuò)散模k Cm1/DV S eS應(yīng)速率之比（C）k Cm1/DV S e擴(kuò)散速率 B.k Cm1/DV S eL氣固催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù) LL

，其中L為特征長度，若顆粒為圓柱形則L= （C）k Cm1/DV S ek Cm1/DV S eL氣固催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù) LL為球形則L= （D）

，其中L為特征長度，若顆粒k Cm1/DV S ek Cm1/DV S eL氣固催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù) LL為平片形則L= （A）

，其中L為特征長度，若顆粒A.厚/2 B.R C.R/2 D.R/3ddt活對(duì)反應(yīng)物無內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)（B）

kCmd i

，當(dāng)平行失A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈1ddtd催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活其失活速率式為 kdtd活對(duì)反應(yīng)物有強(qiáng)內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)為 （C）

Cmdi

，當(dāng)平行失A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈1ddt活時(shí)，d為 （D）

kCd i

，當(dāng)串聯(lián)失A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈1d