華東理工大學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷6

化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷(6)科目:化學(xué)反應(yīng)工程適用對象:化學(xué)工程與工藝本科 2004-7-6 I.填空題1.(1)化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究______________的科學(xué)。2.(1)如果平行反應(yīng)均為一級不可逆反應(yīng)，若＞，提高選擇性應(yīng)_______。3.(1)對于反應(yīng)，則_______。4.(1)全混流反應(yīng)器的移熱速率=______________。5.(1)全混流反應(yīng)器的返混_______。6.(1)介于非凝集態(tài)與完全凝集態(tài)之間的混合態(tài)稱為_______。7.(1)在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準數(shù)愈大軸向返混程度就_______。8.(1)氣-固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴散模數(shù)_______，它是表征內(nèi)擴散影響的重要參數(shù)。9.(2)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_______結(jié)合的。10.(1)絕熱床反應(yīng)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_______模型來計算。11.(2)目前描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型可分為_______和_______的兩大類。12.(3)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(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，以垂直管最為常用，它同時具有_______，_______并甚至_______的作用。13.(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相當于_______時，乳相中氣體全部下流的情況，工業(yè)上的實際操作大多屬于這種情況。14.(1)雙膜模型把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成_____________________的疊加，相間傳質(zhì)總阻力等于雙膜傳質(zhì)阻力的加和。II.單項選擇1.(2)全混流反應(yīng)器中有_______個穩(wěn)定的定常態(tài)操作點。A.1B.2C.3D.42.(2)一級連串反應(yīng)在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_______。A.B.C.D.3.(2)軸向分散模型的物料衡算方程在_______式邊界條件下有解析解。A.閉-閉B.開-閉C.閉-開D.開-開4.(2)反應(yīng)級數(shù)n=_______時微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。A.0B.0.5C.1D.25.(2)催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為，當進料中的雜質(zhì)吸附極牢以及對產(chǎn)物無內(nèi)擴散阻力時，d為_______。A.≈0B.=1C.→3D.≈16.(2)催化劑顆粒擴散的無因次擴散模數(shù)值的大小反映了表面反應(yīng)速率與_______之比。A.擴散速率B.外擴散速率C.內(nèi)擴散速率D.實際反應(yīng)速率7.(2)不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點是_______。A.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8.(2)不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點是_______。A.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9.(2)流化床反應(yīng)器中的操作氣速是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)在_______范圍內(nèi)。A.0.1～0.4B.1.5～10C.10～15D.0.4～1.510.(2)下列哪一項不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第Ⅱ級模型的特點_______。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)III.簡答題1.(5)對于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？2.(5)簡述尋求停留時間分布的實驗方法及其分類？3.(5)簡述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g）+bB（l）→產(chǎn)物（l）？4.(5)簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點？5.(5)簡述流化床反應(yīng)器的缺點？6.(5)簡述氣-液相反應(yīng)器的設(shè)計所包含的內(nèi)容？IV.計算題1.(10)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：已知在916℃時，試計算：1） 99%的醋酸反應(yīng)掉的時間；(6分)2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。（4分）2.(5)平行反應(yīng)，其中，，已知，，求在平推流反應(yīng)器中的？3.(10)在一容積為2.5m3的間歇釜中進行均相反應(yīng)A+B→P，為防止產(chǎn)物P在高溫分解，反應(yīng)維持在75℃等溫操作，，，活化能。當反應(yīng)物A和B的初始濃度均為，A的轉(zhuǎn)化率時，該間歇釜平均每分鐘可處理0.684kmol的反應(yīng)物A。今若把反應(yīng)移到一個管內(nèi)徑為125mm的理想管式反應(yīng)器中進行，若將溫度提升到85℃等溫操作，且處理量與所要求達到的轉(zhuǎn)化率均與間歇反應(yīng)時相同，求所需的管式反應(yīng)器長度。4.(10)應(yīng)用脈沖示蹤法測定一容積為12l的反應(yīng)裝置，進入此反應(yīng)器的流體流速，在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A，并同時測其出口物料中A的濃度CA隨時間的變化，實測數(shù)據(jù)如下：t（min）05101520253035CA（g/l）03554210試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定E（t）曲線的方差和。5.(5)某一液相分解反應(yīng)，若已知其反應(yīng)動力學(xué)為，，當平均停留時間為15min時，當多級全混流模型可用時，其，求其最終轉(zhuǎn)化率為多少？化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷答案(3)1.(1)化學(xué)反應(yīng)的工程問題2.(1)提高溫度3.(1)4.(1)5.(1)最大6.(1)部分凝集態(tài)7.(1)愈小8.(1)9.(2)范德華力、化學(xué)鍵力10.(1)擬均相一維11.(2)擬均相、非均相12.(3)傳熱、控制氣泡聚、減少顆粒帶出13.(1)＞6～1114.(1)串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴散過程1.(2)B2.(2)B3.(2)D4.(2)C5.(2)A6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)A10.(2)C1.(5)1）對于放熱反應(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分）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；（②分）3）而溫度的進一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達到化學(xué)平衡。（①分）2.(5)通過物理示蹤法來測反應(yīng)器物料的停留時間的分布曲線。（①分）所謂物理示蹤是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時間分布。（②分）根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機輸入法。（②分）3.(5)1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平衡；②分2）反應(yīng)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(yīng)；①分3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴散，氣相產(chǎn)物則向界面擴散；①分4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴散。①分4.(5)凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。（①分）1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；（①分）2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；（①分）3）固定床中的傳熱較差；（①分）4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。（①分）5.(5)1）氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣-固兩相接觸不夠有效；（①分）2）粒子運動基本上是全混式，因此停留時間不一。（①分）在以粒子為加工對象時，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，（①分）且粒子的全混造成了氣體的部分返混，影響反應(yīng)速率和造成副反應(yīng)的增加；（①分）3）粒子的磨損和帶出造成催化劑的損失，并要設(shè)置旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。（①分）6.(5)首先是根據(jù)氣-液反應(yīng)系統(tǒng)的動力學(xué)特征來選擇正確的反應(yīng)器型式，（②分）然后結(jié)合反應(yīng)器特性來確定能滿足給定生產(chǎn)任務(wù)的反應(yīng)器幾何尺寸。（③分）1.(10)解：設(shè)在時間t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為，則①分①分相加得①分將其積分②分1） 當轉(zhuǎn)化率為99%時①分①分2） 瞬時選擇性為①分積分得②分①分2.(5)解：①分對上式進行積分得①分當時，產(chǎn)物P的濃度最大①分∴②分3.(10)解：根據(jù)阿累尼烏斯公式①分故①分求得①分因為，且為等摩爾反應(yīng)，故①分在間歇反應(yīng)器中所需的反應(yīng)時間為：①分帶入得①分此反應(yīng)時間應(yīng)等于在理想管式反應(yīng)器中的停留時間，即①分①分①分管長①分4.(10)解：首先對實驗數(shù)據(jù)進行一致性檢驗，此時應(yīng)滿足：①分①分∴實驗數(shù)據(jù)的一致性檢驗是滿足的。∵②分其中①分由數(shù)據(jù)計算得如下表：②分t（min）05101520253035E（t）=CA/C000.030.050.050.040.020.010t2E（t）00.75511.251612.590①分∴