化學(xué)反應(yīng)工程期末復(fù)習(xí)題課件

化學(xué)反應(yīng)工程期末復(fù)習(xí)題1.τ的定義是在進(jìn)口條件下處理一個(gè)反應(yīng)器體積的流體所需要的時(shí)間，空間速度SV的定義是,二者之間的關(guān)系是互為倒數(shù)。2停留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過(guò)程稱為返混，按返混情況不同反應(yīng)器被分為四種類型，分別是完全不返混型反應(yīng)器、充分返混型反應(yīng)器、部分返混型反應(yīng)器和非理想流反應(yīng)器。3.對(duì)于反應(yīng)2A+B=3P+S，膨脹因子δA=，膨脹率εA=。4．反應(yīng)器物料的停留時(shí)間分布曲線是通過(guò)物理示蹤法測(cè)定的，目前采用示蹤劑的主要輸入方式有階躍輸入法和脈沖輸入法。5.物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，通常用二個(gè)函數(shù)及二個(gè)特征值予以描述；這二個(gè)函數(shù)分別是停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)

和停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)

，二個(gè)特征值則是平均停留時(shí)間

和停留時(shí)間分布的方差。6.設(shè)E(θ)、F(θ)分別為某流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布密度函數(shù)和停留時(shí)間分布函數(shù)，θ為對(duì)比時(shí)間。若反應(yīng)器為PFR，則F(1)=1，E(1)=∞，F(xiàn)(0.5)=0，E(0.8)=0。7．氣固相催化反應(yīng)的7個(gè)步驟、3個(gè)過(guò)程，其中三個(gè)過(guò)程分別是_外擴(kuò)散、_內(nèi)擴(kuò)散和化學(xué)動(dòng)力學(xué)_過(guò)程。8．固體催化劑由三部分組成，活性組分、助劑和載體。通常對(duì)活性組分的要求是具有_高的催化活性、選擇性和抗毒性。12.動(dòng)力學(xué)方程表現(xiàn)的是化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物溫度、濃度之間的關(guān)系。而建立動(dòng)力學(xué)方程常采用兩種方法，分別是積分法和微分法。13.在循環(huán)反應(yīng)器中，當(dāng)循環(huán)比β為0時(shí)，還原為平推流反應(yīng)器；當(dāng)循環(huán)比β→∞時(shí)，變?yōu)槿炝鞣磻?yīng)器；當(dāng)0<β<∞時(shí)，反應(yīng)器屬于非理想流動(dòng)反應(yīng)器。14.影響固定床空隙率的因素有顆粒體積和床層體積。15.復(fù)合反應(yīng)的瞬時(shí)選擇性是指在反應(yīng)過(guò)程中某一瞬時(shí)生成目的產(chǎn)物消耗A的速率與在反應(yīng)過(guò)程中同一瞬時(shí)A的消耗速率的比值。16．對(duì)比時(shí)間是指停留時(shí)間與空間時(shí)間的比值。17.．化學(xué)增強(qiáng)因子β的定義是，化學(xué)吸收時(shí)無(wú)化學(xué)反應(yīng)條件下液膜厚度δL與有化學(xué)反應(yīng)條件下液膜厚度δL'

的比值。18.N個(gè)平推流反應(yīng)器串聯(lián)操作，其總體積VR比一個(gè)具有體積為VR的單個(gè)平推流反應(yīng)器所能獲得的轉(zhuǎn)化率____(大、小、相同）。19.對(duì)恒容、定常態(tài)流動(dòng)的N個(gè)全混釜串聯(lián)操作系統(tǒng)，其總體積與單個(gè)全混釜體積均為VR，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率時(shí)前者所需的空間時(shí)間比后者_(dá)__(大、小、相同）。20.對(duì)平推流或間歇反應(yīng)器，平均選擇性與瞬時(shí)選擇性的關(guān)系式為__________；對(duì)全混流反應(yīng)器，平均選擇性與瞬時(shí)選擇性的關(guān)系式為____。24擬均相是指流動(dòng)相和固定相結(jié)合，視為同一相，對(duì)于固定床反應(yīng)器，一般有擬均相模型和非均相模型兩種，其中擬均相模型通常又分為三種，分別是一維擬均相平推流模型一維擬均相帶有軸向返混的模型和二維擬均相模型。25對(duì)于氣液反應(yīng)，根據(jù)雙膜模型，慢反應(yīng)主要在_____進(jìn)行，快速反應(yīng)主要在_____進(jìn)行，中速反應(yīng)主要在_____進(jìn)行。26.對(duì)于反應(yīng)(目的產(chǎn)物)（付產(chǎn)物）已知：a1>a2,b1<b2,要使目的產(chǎn)物的產(chǎn)率盡可能高，若在間歇反應(yīng)器中反應(yīng)，應(yīng)采用__________加料方式；若在多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器中反應(yīng)，應(yīng)采用__________加料方式。27.對(duì)于氣液相反應(yīng)中的漫反應(yīng)，化學(xué)增強(qiáng)因子β=1，當(dāng)八田準(zhǔn)數(shù)γ>2時(shí)，β∞28.反應(yīng)物A的水溶液在等溫CSTR中進(jìn)行二級(jí)反應(yīng)，出口轉(zhuǎn)化率為0.4，現(xiàn)改在等體積PFR中進(jìn)行，則出口轉(zhuǎn)化率為

。29.等溫下進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，為達(dá)到xA的轉(zhuǎn)化率，采用單個(gè)CSTR的體積與PFR的體積之比為

，進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng)，兩者體積之比為

。30.可逆放熱反應(yīng)在不同轉(zhuǎn)化率下的最佳溫度不同，一般而言，轉(zhuǎn)化率越高，最佳溫度越

。31.在氣固相催化流化床反應(yīng)器中，稀相段的作用是保證流化床內(nèi)因因氣泡破裂而挾帶的固體顆粒重新回來(lái)濃相段。6．何謂催化劑的活性中心？在進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，為什么催化劑具有高度選擇性、易中毒？7.簡(jiǎn)述雙膜理論8.用模型法解決化學(xué)反應(yīng)工程的步驟是什么?9.催化劑的性能主要包括哪些?對(duì)催化劑性能影響最大的物理性質(zhì)主要有哪些?10.什么是平均選擇性？什么是瞬時(shí)選擇性？分別寫出對(duì)于PFR和CSTR兩類反應(yīng)器平均選擇性與瞬時(shí)選擇性的關(guān)系式。三．證明題

1.對(duì)于一個(gè)反應(yīng)過(guò)程，其中，KA、KR分別是組分A和R的吸附平衡常數(shù)，Ks是反應(yīng)平衡常數(shù)，PA、PR分別是組分A和R的平衡分壓。3．對(duì)于等溫、恒容下的基元反應(yīng)，

目的產(chǎn)物為P，設(shè)開始時(shí)各組分的濃度CA0，CP0=CS0=0，試證明當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為時(shí)，P濃度最大；且P61-624.自催化反應(yīng)(1)、（2）均為基元反應(yīng)，試證：最大反應(yīng)速率對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物A的濃度CAoptP49-505.試證：對(duì)于可視為一維擬均相平推流模型的固定床反應(yīng)器，有：U0、CA0

分別為組分A進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)的流速、濃度，xA為組分A流過(guò)反應(yīng)器的長(zhǎng)度為l時(shí)，組分A的轉(zhuǎn)化率。εB：床層空隙率。四、計(jì)算題

1.用醋酸與丁醇生產(chǎn)醋酸丁酯，反應(yīng)式為：反應(yīng)物配比為：A(mol):B(mol)=1:4.97，以少量硫酸為催化劑，反應(yīng)在100℃下進(jìn)行。以A為考察組分的動(dòng)力學(xué)方程式為：(-rA)=kCA2，已知k=17.4L·kmoL-1·min-1,物料密度為750kg·m-3，且反應(yīng)前后不變，每天生產(chǎn)2400kg醋酸丁酯（忽略分離損失），A的轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，試計(jì)算：(1)當(dāng)每批操作的輔助時(shí)間為30min，間歇反應(yīng)器的有效容積；(2)活塞流反應(yīng)器的有效容積；(3)全混流反應(yīng)器的有效容積；(4)兩釜全混流串聯(lián)反應(yīng)器，使第一釜中A的轉(zhuǎn)化率為32.3%，第二釜50%，反應(yīng)器的總的有效容積。2．A進(jìn)行平行分解反應(yīng)，其速率式為↗RrR=1kmol·m-3min-1

A→SrS=2cAkmol·m-3min-1

↘TrT=cAkmol·m-3min-1

其中R是所要求的目的產(chǎn)物，cA0=1kmol·m-3。試問(wèn)在下述反應(yīng)器進(jìn)行等溫操作時(shí)，預(yù)計(jì)最大的cR為多少?(1)全混流反應(yīng)器；(2)平推流反應(yīng)器。低濃度操作對(duì)生成目的產(chǎn)物R有利，對(duì)全混流反應(yīng)器，可在極低的濃度下操作注：全混流反應(yīng)器的平均選擇性等于其瞬時(shí)先擇性5.均相氣相反應(yīng)A→2R，其動(dòng)力學(xué)方程為-rA=kcA，該過(guò)程在185℃，500kPa下在一平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，其中k=10-2s-1，進(jìn)料量FA0=30kmol/h，原料含50％惰性氣體，為使反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率達(dá)80％，該反應(yīng)器體積應(yīng)為多大?6.平行液相反應(yīng)A→PrP=1A→RrR=2cA

A→SrS=cA2

已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-3，求下列反應(yīng)器中，cP最大為多少?(1)平推流反應(yīng)器；(2)全混流反應(yīng)器；(3)兩相同體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)，cA1=1kmol·m-3。7．在一直徑為2m，靜床高為0.2m的流化床中，以操作氣速u=0.3m·s-1的空氣進(jìn)行流態(tài)化操作，已知數(shù)據(jù)如下：dp=80×10-6m，ρP=2200kg·m-3，ρ=2kg·m-3，μ=1.90×10-2mPa·s，εmf=0.5求床層的濃相段高度Lf

。已知：當(dāng)2<Re<500時(shí)，逸出速度u

當(dāng)1<Re<200時(shí)，8.在填料塔中用濃度為0.25mol·L-1的甲胺水溶液來(lái)吸收氣體中的H2S，反應(yīng)式如下：H2S+RNH2→HS-+RNH3+

(A)(B)(R)(S)反應(yīng)可按瞬間不可逆反應(yīng)處理，在20℃時(shí)的數(shù)據(jù)如下：F=3×10-3mol·cm-2s-1；CT=55.5mol·L-1；pT