南京工業(yè)大學(xué)反應(yīng)工程題集-完整答案版

1、注：紅色底色為需注意的題目；黃色為無答案的題目注：紅色底色為需注意的題目；黃色為無答案的題目 1.對(duì)于熱效應(yīng)不大，反應(yīng)溫度的允許變化范圍又比較寬的情況，用單級(jí)反應(yīng)器 最方便。 2.氣固催化平行反應(yīng)，若主、副反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，且粒子等溫，則內(nèi) 擴(kuò)散不影響其選擇性，在粒子內(nèi)任意位置，反應(yīng)速率之比均為速率常數(shù)之比。 選擇題選擇題 1.在 V=100L/min 流量下對(duì)三只反應(yīng)器分別進(jìn)行示蹤實(shí)驗(yàn)，測得如下數(shù)據(jù)： 反應(yīng)器 A B C 體積（L） 1000 2000 3000 t2 （min） 50 100 250 則三只釜的反混大小順序（B） A. ABC B. ACB C. CBA D. CAB

2、 2. 乙苯在催化劑上脫氫反應(yīng)生成苯乙烯，經(jīng)過一段時(shí)間反應(yīng)后，苯乙烯生成量 不再增加，但乙苯仍大量存在，表明這是一個(gè)（B）反應(yīng)。 A慢速 B可逆 C自催化 D不可逆 3反應(yīng)器中等溫進(jìn)行著 AP(1)和 AR(2)兩個(gè)反應(yīng)，當(dāng)降低 A 的濃度后，發(fā) 現(xiàn)反應(yīng)生成 P 的量顯著降低，而 R 的生成量略降低，表明( A ) A反應(yīng)(1)對(duì) A 的反應(yīng)級(jí)數(shù)大于反應(yīng)(2) B反應(yīng)(1)對(duì) A 的反應(yīng)級(jí)數(shù)小于反應(yīng)(2) C反應(yīng)(1)的活化能小于反應(yīng)(2) D反應(yīng)(1)的反應(yīng)速率常數(shù)大于反應(yīng)(2) 4在間歇反應(yīng)器中等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)AR，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)90時(shí)，所需 反應(yīng)時(shí)間為2h若反應(yīng)改在管式反應(yīng)器中進(jìn)行，空

3、時(shí)為2h，其它條件同間歇反 應(yīng)器，則轉(zhuǎn)化率為（ B ） A 60 B. 90 C45 D75 兩個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器進(jìn)行串聯(lián)操作，反應(yīng)為一級(jí)不可逆，則第一釜的 反應(yīng)速率-rA1與第二釜的反應(yīng)速率-rA2之間的關(guān)系為(A )。兩釜反應(yīng)溫度相 同。 A-rA1 -rA2 B-rA1 = -rA2 C-rA1 -rA2 D.不能確定何者為大 5四只相同體積的全混釜串聯(lián)操作，其無因次停留時(shí)間分布的方差值為( 2 B ) A 1.0 B. 0.25 C0.50 D0 6對(duì)一平行連串反應(yīng) ，P為目的產(chǎn)物，若活化能次序?yàn)椋?RA QPA )3( )2()1( E2E1a2 BalxA2 BxA1100，可

4、判別該反應(yīng)器返混( B ) A很大 B很小 C中等 D無返混 25.氣固催化反應(yīng)本征速率是指排除( C )阻力后的反應(yīng)速率。 A 外擴(kuò)散 B內(nèi)擴(kuò)散 C內(nèi)、外擴(kuò)散 D吸附和脫附 26.所謂固定床積分反應(yīng)器是指反應(yīng)物一次通過后，轉(zhuǎn)化率大于(B )的情況。 A10 B25 C40 D50 27.列管式固定床反應(yīng)器填充的催化劑為了消除壁效應(yīng)其粒徑應(yīng)小于反應(yīng)管徑的 (B)倍。 A100 B8 C3 D50 28.反應(yīng)器中等溫進(jìn)行著和兩個(gè)反應(yīng)，當(dāng)降低 A 的濃 PA 1 RA 2 后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)生成 P 的量顯著降低，而 R 的生成量略降低，表明 ( A ) A反應(yīng)(1)的反應(yīng)級(jí)數(shù)大于反應(yīng) (2) B反應(yīng)(

5、1)的反應(yīng)級(jí)數(shù)小于反應(yīng) (2) C反應(yīng)(1)的活化能小于反應(yīng) (2) D反應(yīng)(1)的反應(yīng)速率常數(shù)大于反應(yīng) (2) 29. 純二甲醚氣相分解反應(yīng) CH3OCH3C+3H2+CO 在恒溫恒壓下進(jìn)行，當(dāng)分 解率達(dá) 100時(shí)，反應(yīng)物系的體積為 ( D ) A與原體積相同 B為原體積的 1/3 C為原體積的 2倍 D為原體積的 3倍 兩個(gè)有效容積不等的全混流反應(yīng)器串聯(lián)操作，進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng) ，出口轉(zhuǎn)化率要求一定，可采取兩種串聯(lián)順序：PA k (1)大釜在先，小釜在后，進(jìn)料流量為 Q01； (2)小釜在先，大釜在后，進(jìn)料流量為 Q02。 兩種情況下，進(jìn)料濃度、反應(yīng)溫度相同，則進(jìn)料流量 Q01，和 Q02

6、的比較為( D ) AQ01Q02 BQ01=Q02 C無確定關(guān)系 DQ01放熱速率 B移熱速率放熱速率隨溫度的變化率 D移熱速率隨溫度變化率xA2 BxA1=xA2 CxAlP，現(xiàn)有反應(yīng)器體積下， 出口轉(zhuǎn)化率為 45，若將反應(yīng)器體積增加一倍，則出口轉(zhuǎn)化率將為(D )， 操作條件均保持相同。 A90 B90 C45 D45 41.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)分批式完全混合反應(yīng)器，容積 V1(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)化率相同，則容積比較為(

7、B ) AV1V2V3 BV1=V2V3 CV2V1c B. bac C. cab D.cba 2.氣固催化反應(yīng) AP，催化劑顆粒外表面濃度 CAS和 Cps 與流體主體濃度 CAG和 CPG存在差異。當(dāng)過程為反應(yīng)控制時(shí)，則 CAS應(yīng) CAG（大于 小于 等于） ，Cps 應(yīng) CPG（大于 小于 等于） ；當(dāng)過程為 傳質(zhì)控制時(shí)，則 CAS （趨近于 CAG 趨近于 0 某一值） 3. 對(duì)零級(jí)和一級(jí)不可逆反應(yīng)，宏觀流體的反應(yīng)速率 微觀流體的反應(yīng) 速率（大于 小于 等于） 對(duì)大于一級(jí)的不可逆反應(yīng)，宏觀流體的反應(yīng)速率 微觀流體的反應(yīng)速 率（大于 小于 等于） 對(duì)小于一級(jí)的不可逆反應(yīng)，宏觀流體的反應(yīng)速

8、率 微觀流體 的反應(yīng)速率（大于 小于 等于） 4一個(gè)全混流反應(yīng)器，其有效容積 v1=1m3，進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，達(dá) 60轉(zhuǎn) 化率，進(jìn)料量為 Q0l，今改用兩只有效容積均為 0.5m3的全混流反應(yīng)器串聯(lián) 操作進(jìn)行同上反應(yīng)，反應(yīng)溫度相同，轉(zhuǎn)化率要求不變，則進(jìn)料量 Q02將( ) A大于 Q0l B.小于 0.5Q0l C等于 Q0l D等于 0.5Q0l 5等溫零級(jí)不可逆液相反應(yīng)，采用下列三種方案進(jìn)行： (1)一個(gè) 1m3的平推流反應(yīng)器，轉(zhuǎn)化率 xA1 (2)兩個(gè) 0.5m3的平推流反應(yīng)器并聯(lián)，進(jìn)料流量平均分配，轉(zhuǎn)化率 xA2 (3)兩個(gè) 0.5m3的全混流反應(yīng)器串聯(lián)，轉(zhuǎn)化率 xA3 上述三種情況

9、進(jìn)料總流速，進(jìn)料濃度和反應(yīng)溫度相同 xA1、xA2，和 xA3比 較為( ) AxA1xA2xA3 BxA1=xA2xA3 CxA1=xA2=xA3 D。xA1xA3xA2 6. 等溫液相反應(yīng)：A R rRk1CA R 為目的產(chǎn)物 2RD rD=k2CR2； 現(xiàn)有如下四種方案可供選擇 (1)平推流反應(yīng)器高轉(zhuǎn)化率 (2)平推流反應(yīng)器低轉(zhuǎn)化率 (3)全混流反應(yīng)器低轉(zhuǎn)化率 (4)兩個(gè)等容積全混流反應(yīng)器串聯(lián)，高轉(zhuǎn)化率。 從提高 R 的選擇性著眼，適宜選擇( ) A(1) B(2) C(3) D(4) 7. 氣體分子與固體表面間發(fā)生物理吸附時(shí)，其吸附熱一般在( ) A40200KJmol B大于 400

10、KJmol C825KJmol D4KJmol 以下 8 間歇釜中進(jìn)行各步均為一級(jí)不可逆串聯(lián)反應(yīng)，等溫下進(jìn)SPA 2k1k 行，為了提高 p 的選擇性 ( ) A應(yīng)使 A 的轉(zhuǎn)化率接近 100 B應(yīng)保持高的轉(zhuǎn)化率 C應(yīng)保持較低的轉(zhuǎn)化率 D轉(zhuǎn)化率高低無妨 9. 對(duì)于氣膜擴(kuò)散控制的氣液反應(yīng)，其宏觀反應(yīng)速率就等于( ) A氣膜擴(kuò)散速率 B液膜擴(kuò)散速率 C液相主體反應(yīng)速率 D取決于 B 和 C 是非題：（正確的打“” ，錯(cuò)誤的打“” ） 1.用乙醇胺吸收某酸性氣體，該過程為中速反應(yīng)，因而吸收采用板式塔較鼓泡 塔有利于氣體的吸收。 （） 2.對(duì)于基元反應(yīng) 2A-P，因此反應(yīng)物 A 的反應(yīng)級(jí)數(shù)與化學(xué)計(jì)量系

11、數(shù)是相同的。 （） 3.由于零級(jí)反應(yīng)中反應(yīng)速率與濃度無關(guān)，故流體的混合態(tài)對(duì)反應(yīng)結(jié)果無影響。 （） 4.對(duì)于一級(jí)氣固催化 A-P-S 反應(yīng)， （P 為目的產(chǎn)物） ，由于擴(kuò)散阻力的存在， 使得 AS()NFR 2 t 2 t ( ) 39.單一反應(yīng)下等溫反應(yīng)，已知在 CA1mol/L 時(shí)， （RA）= 2mol/L.s100 PA在在, 則當(dāng) CA2mol/L 時(shí)， （RA）= 4mol/L.s 。 （ ） 40. 對(duì)于混合的非極限情況，即宏觀混合和微觀混合并存時(shí)，即不能按微觀流體處理，也 能按宏觀流體處理。 （ ） 41. 已知一閉式反應(yīng)器的，該反應(yīng)器若用多釜串聯(lián)模型來描述，則模型參數(shù)1 . 0

12、 r a uL D N=5。 （ ） 42具有相同停留時(shí)間分布的兩個(gè)反應(yīng)器，進(jìn)行同一化學(xué)反應(yīng)，若操作條件相同，反應(yīng)結(jié) 構(gòu)總是相同的。 （ ） 43達(dá)到單個(gè)分子尺度的微觀混合總是比達(dá)到流體微團(tuán)尺度的宏觀混合效果好。 （ ） 44所謂單一反應(yīng)，就是基元反應(yīng)。 （） 45冪級(jí)數(shù)動(dòng)力學(xué)方程式中的反應(yīng)級(jí)數(shù)是根據(jù)化學(xué)計(jì)量方程中計(jì)量系數(shù)確定的。 （ ） 46.已知停留時(shí)間分布方差值10000min2可知其流型接近全混流。 () 2 t 47可逆放熱反應(yīng)的最優(yōu)溫度是指轉(zhuǎn)化率一定時(shí)，對(duì)應(yīng)于最大反應(yīng)速度的溫度。 （ ） 48在平推流反應(yīng)器內(nèi)等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆液相反應(yīng)，反應(yīng)器出中轉(zhuǎn)化率可達(dá) 40，若 使轉(zhuǎn)化率提高到

13、 80，在同樣操作條件下，則反應(yīng)器體積應(yīng)增加一倍。 ( ) 49 多級(jí)全混釜串聯(lián)，串聯(lián)釜數(shù)增多，返混程度增大，釜數(shù)接近無窮多，返混程度接近全混 流。 （） 50.氣固催化反應(yīng)的本征速率方程是指排除了吸附和脫附阻力后的速率方程。 () 51設(shè)計(jì)固定床反應(yīng)器應(yīng)采用排除了內(nèi)、外擴(kuò)散阻力后的反應(yīng)速率方程式。（ ） 三、填空題 2.要使固定床反應(yīng)器所用催化劑量最少，對(duì)簡單不可逆反應(yīng)，應(yīng)盡可能在 高溫 度下操作；對(duì)可逆放熱反應(yīng)，應(yīng)盡可能在 最佳 溫度下操作；對(duì)可逆吸熱反 應(yīng)，應(yīng)盡可能在 高溫 溫度下操作。 (1) C (2) A 4.某二級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，本征反應(yīng)活化能為 80kj/mol，當(dāng)過程為內(nèi)

14、擴(kuò)散 控制時(shí)，表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)為 1.5 ，表觀反應(yīng)活化能為 40 kj/mol 4.1/(-RA)對(duì) XA的曲線上存在極小值的情況是 可逆放熱 反應(yīng)和 自催化反 應(yīng)的特征。 5已知一實(shí)際流動(dòng)反應(yīng)器，Pe=20，該反應(yīng)器若用多級(jí)混合模型描述，則模型 參數(shù) N= 10.53 。 6某不可逆反應(yīng)，反應(yīng)活化能為 9.63104J/mol，問反應(yīng)溫度是 550時(shí)的反應(yīng)速率比反 應(yīng)溫度是 400時(shí)的反應(yīng)速率快 23 倍。 ( r550/r400=k550/k400=Aexp(-E/RT550)/Aexp(-E/RT400)=expE/R(1/T400-1/T550)=23(倍) ) 2一不可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫

15、度從 150升高到 200時(shí)，反應(yīng)速率增加一倍，則該反應(yīng)的 活化能為 23.06kJ/mol 。 3一不可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫度從 25升高到 35時(shí)，反應(yīng)速率增加一倍，則該反應(yīng)的活 化能為 52894 Jmol 。 molJE E TTR E k k /52894 2ln) 308 1 298 1 ( 314 . 8 2ln) 11 (ln 211 2 4一液相復(fù)合反應(yīng)，均為基元反應(yīng)。在單一連續(xù)釜中等溫反應(yīng)，已知該溫度 QA PA k k 2 1 下，,問當(dāng)最終轉(zhuǎn)化率為 80時(shí)，目的產(chǎn)物 P 的瞬時(shí)選擇性為： 0.75 21 3kk ，總選擇性為： 0.75 。 （若 k1=7k2,則.P 的瞬

16、時(shí)選擇性為 0.875，總選擇性為 0.875） 5對(duì)一閉式反應(yīng)器，已測知 Pe(Peclet 準(zhǔn)數(shù))為 10，若該反應(yīng)器用多級(jí)串聯(lián)模型來描述，則 模型參數(shù) N 為 5.56 。 6.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)行兩級(jí)不可逆反應(yīng)，兩者體積之比為 7. 液相反應(yīng)： 從有利于產(chǎn)品分布的觀點(diǎn)，將下列接觸方式按優(yōu)劣順序排列為 2 4 3 1 若 k1k2，CA0CB0 ，寫出計(jì)算瞬時(shí)選擇率 的公式： 1/(1+C A0.4 ) 。 8.從反應(yīng)器停留時(shí)間分布測定中,求得無因次方差,反應(yīng)器可視為 全混流反應(yīng)98 . 0 2 器 ,

17、又若求得無因次方差,則反應(yīng)器可視為 活塞流反應(yīng)器 。02 . 0 2 9在 CSTR 中，物料平均停留時(shí)間為 1h，停留時(shí)間大于 10h 的物料粒子占全部物料粒子 的 0.0045 。 10在流化床中進(jìn)行固相加工反應(yīng)，固體顆粒在反應(yīng)器中流動(dòng)狀態(tài)可看成 CSTR，固體顆 粒平均停留時(shí)間為 1min，停留時(shí)間小于 1min 的固體顆粒占流出的全部顆粒的 63.2 。 11在 PFR 中，停留時(shí)間大于平均停留時(shí)間的流體粒子占全部粒子的 0 ，在 CSTR 中，停留時(shí)間大于平均停留時(shí)間的流體粒子占全部粒子的 36.8 。 12某氣相反應(yīng) A3B R，則膨脹因子為 -3 。 A 13. 采用無梯度反應(yīng)器

18、進(jìn)行氣固催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)測定時(shí)，足夠高的轉(zhuǎn)速，可使 外擴(kuò)散 消除；足夠小的粒子，可使 內(nèi)擴(kuò)散 消除。 14.反應(yīng)物 A 的水溶液在等溫 PFR 中進(jìn)行兩級(jí)反應(yīng)，出口轉(zhuǎn)化率為 0.5，若反應(yīng)體積增加到 4 倍，則出口轉(zhuǎn)化率為 0.8 。 16在 PFR 中進(jìn)行等溫二級(jí)反應(yīng)，出口轉(zhuǎn)化率為 0.8，若采用與 PFR 體積相同的 CSTR 進(jìn) 行該反應(yīng)，進(jìn)料流量 Q0保持不變，為達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率 0.8，可采用的辦法是使 CA0增大 5 倍。 17. 在多釜串聯(lián)中，可逆放熱反應(yīng)的最佳溫度序列為隨反應(yīng)釜數(shù)增加而 降低 ， 隨轉(zhuǎn)化率增加而 降低 。 18等溫下進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，為達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率 xA

19、, 采用單個(gè) CSTR 的體積與 PFR 的體積之比為 ，相同的進(jìn)行該反應(yīng)，進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng)，兩者的體 積之比為 。 19在一全混流反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆連串反應(yīng) ，P 為目的產(chǎn)物，QPA kk 21 已知原料中不含 P 和 Q。問最佳空時(shí)為 3.16h ,h.k,h.k 11 1001 21 ；P 的最大收率為 0.577 ；最大收率下所對(duì)應(yīng)的 A 的轉(zhuǎn)化率為 0.76 。 20. 在一活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆連串反應(yīng) ，P 為目的產(chǎn)物，QPA kk 21 已知原料中不含 P 和 Q。問最佳空時(shí)為 2.56h ,h.k,h.k 11 1001 21 ；P 的最大收率為 0.774 ；最

20、大收率下所對(duì)應(yīng)的 A 的轉(zhuǎn)化率為 0.774 。 21 一復(fù)合反應(yīng) 若 RPB QPBA k k 2 1 2 2 PBR BAQ CCkr CCkr 2 2 1 則目的產(chǎn)物 P 的瞬時(shí)選擇性 SP為 。 BA PBBA CCk CCkCCk 1 2 21 22在氣固催化反應(yīng)中，丹克勒（Damkoler）準(zhǔn)數(shù) Da 的物理意義為 ，n 級(jí)不可逆反應(yīng)的 Da = 。23. 某不可逆氣固催化反應(yīng)，本征反應(yīng)活化能為 105Jmol,當(dāng)過程為內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)，表觀 活化能為 。 24均相 CSTR 反應(yīng)器中，放熱 S 形曲線與移熱直線一般有 3 個(gè)交點(diǎn)，高溫區(qū)交點(diǎn)的特征 是 ，中溫區(qū)交點(diǎn)的特征是 ，低溫區(qū)交

21、點(diǎn)的特征是 。 25.在 xAT 圖上畫出三段絕熱式固定床操作示意圖：一、二段段間采用原料氣冷激，二、 三段段間采用間接冷卻。 （畫出平衡曲線、最佳溫度曲線、各段操作線、段間冷激或冷卻線） 。 26某液相復(fù)合反應(yīng), 若 QBA PBA k k 2 1 2 2 5 . 05 . 1 2 5 . 15 . 0 1 BAQ BAP CCkr CCkr 為使目的產(chǎn)物 P 的選擇性高，應(yīng)選擇： 若采用間歇反應(yīng)釜，其加料方式為 B 一次性加入，A 連續(xù)滴加 ； 若采用管式反應(yīng)器，其進(jìn)料方式為 B 從反應(yīng)器進(jìn)口處加入，A 沿管長多處加入 。 27液相復(fù)合反應(yīng), 若 QBA PBA k k 2 1 2 2 2

22、5 . 0 2 5 . 02 1 BAQ BAP CCkr CCkr 為使目的產(chǎn)物 P 的選擇性高，應(yīng)選擇： (1)若采用間歇反應(yīng)釜，其加料方式為 A 一次性加入，B 連續(xù)滴加 ； (2)若采用管式反應(yīng)器，其進(jìn)料方式為 A 從反應(yīng)器進(jìn)口處加入，B 沿管長多處加入 ； (3)若 E1E2，則反應(yīng)溫度應(yīng)采用 高溫 。 28一氣固催化反應(yīng)，若反應(yīng)機(jī)理為：RBA 2 (此步為速率控制步驟) RR RBA BB22 2 則本征反應(yīng)速率方程為： )1( RRBB BBAS PKPK PKPk r 一氣固催化反應(yīng)，若本征反應(yīng)速率方程為：RBA )1)(1( BBRRAA BABAS PKPKPK PPKKk

23、 r 則該反應(yīng)可能的反應(yīng)機(jī)理為 。 29化學(xué)反應(yīng)速率可分為溫度效應(yīng)和濃度效應(yīng)，對(duì)簡單反應(yīng)而言，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 程度取決于 ；對(duì)復(fù)合反應(yīng)而言，選擇性對(duì)溫度的敏感程度取決于 。 30在間歇攪拌釜中，進(jìn)行一可逆放熱反應(yīng)時(shí)，其最佳反應(yīng)溫度的序列是 。 31在管式反應(yīng)器中，進(jìn)行一可逆放熱反應(yīng)時(shí)，其最佳反應(yīng)溫度的序列是 。 32在 BR 中等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá) 95時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為 2h；若反應(yīng)在 PFR 或 CSTR 中等溫進(jìn)行，溫度同 BR，空時(shí)均為 2h，則轉(zhuǎn)化率分別為： PFR： CSTR： 。 33三個(gè)平推流反應(yīng)器串聯(lián)，進(jìn)行一液相均相反應(yīng)，其流程如下圖所示。 xA0=0 xA1

24、 xA2 xA3 FA0 FA1 FA2 FA3 若反應(yīng)速率(-RA)=kCA2, 則 V2的計(jì)算式為： ; 若 xA1-xA0= xA2-xA1= xA3-xA2，則三個(gè)反應(yīng)器體積大小之間的關(guān)系為： V1(a)(c) A A B B （a） (b) B A A B （c） (d) 36.下列四種組合反應(yīng)器中，單個(gè)反應(yīng)器體積均相等，處理量也相同。 （如下圖所示） V1V2V3 V1 V3 V2 PFR PFR PFR PFR PFR （a） CSTR CSTR (b) CSTR CSTR (c) (d) (1)試比較返混程度大小次序?yàn)? (b)(c)=(d)(a) ； (2)當(dāng)進(jìn)行二級(jí)反應(yīng)時(shí)，

25、各組合反應(yīng)器最終轉(zhuǎn)化率高低次序?yàn)椋海╝）(c)(d)(b) 。 37.對(duì)一閉式反應(yīng)器進(jìn)行停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)測定，在 Q300L/min 下，得到 E(t)t 關(guān)系如 下圖所示。由于該圖放置已久，縱坐標(biāo)模糊不清。試根據(jù) E(t)函數(shù)性質(zhì)確定并計(jì)算： （1）E(t) -1/200(t-20) E(t) （2）F(t) -t2/400+0.1t （3）V 2 m3 （4）多級(jí)串聯(lián)模型參數(shù) N 2 0 10 20 t/min 38.下列幾種組合反應(yīng)器，經(jīng)脈沖示蹤測其停留時(shí)間分布，若用多釜串聯(lián)模型描述，試寫出 N 值或 N 值范圍。 (a) (b) (c) (d) 39活塞流反應(yīng)器， ，Pe ，返混程度

26、； 2 全混流反應(yīng)器， ，Pe ，返混程度 ； 2 非理想流動(dòng)反應(yīng)器，介于 ；值越大，停留時(shí)間分布 ；返混程度 2 2 PFR PFR NFR PFR PFR 。 40CSTR 定常態(tài)熱穩(wěn)定性的必要條件為： 。 41. 在固定床反應(yīng)器中，進(jìn)行二級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，試比下列情況下催化劑有效系數(shù) 值的大?。╝ 處靠近反應(yīng)器的進(jìn)口，b 處靠近反應(yīng)器的出口） 。 （1）等溫操作，dP不變：ba （2）吸熱反應(yīng)，絕熱操作：ba 在固定床反應(yīng)器中，進(jìn)行二級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，試比下列情況下催化劑有效系數(shù) 值 的大?。╝、c 處靠近反應(yīng)器的進(jìn)口，b 處靠近反應(yīng)器的出口） 。 （1）等溫操作，dP不變：Cb

27、a （2）吸熱反應(yīng)，絕熱操作：Cba （3）dP由 3mm 改為 5mm、7mm，則 a3、a5、a7的大小次序?yàn)椋篴3a5a7 (均為 a 點(diǎn)位置，且假定溫度相等)。 42.在一臺(tái) PFR 中進(jìn)行一平行反應(yīng)，P 為目的產(chǎn)物，E1E2，兩反應(yīng)均為一級(jí)吸 QA PA k k 2 1 熱反應(yīng)。試比較在下列操作條件下，反應(yīng)器中各點(diǎn)的瞬時(shí)選擇性的大小。 （1）等溫操作：Sa=Sb=Sc （2）絕熱操作：SaSbSc 43要使固定床反應(yīng)器所用催化劑量最少，對(duì)簡單不可逆反應(yīng)，應(yīng)盡可能在 溫 度下操作；對(duì)可逆放熱反應(yīng)，應(yīng)盡可能在 溫度下操作；對(duì)可逆吸熱反應(yīng)，應(yīng) 盡可能在 溫度下操作。 44一級(jí)不可逆氣固催化

28、反應(yīng)，在不同條件下操作，粒內(nèi)外反應(yīng)物 A 濃度變化PA 情況如下圖所示： a)試判別圖中四種情況的宏觀動(dòng)力學(xué)類別 本征動(dòng)力學(xué)控制 內(nèi)擴(kuò)散控制 內(nèi)外擴(kuò)散和本征動(dòng)力學(xué)同時(shí)控制 外擴(kuò)散控制 b)四種情況下的內(nèi)擴(kuò)散有效因子值的大小次序?yàn)椋?04231 a b a b cccccccccczzcccc ccccccccccccccccc cccb a b 45可逆放熱反應(yīng)，在四段 AP 絕熱式固定床中進(jìn)行，床層溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 如圖所示。試比較各段床層的 (1)進(jìn)出口溫差大小 4321 TTTT (2)催化劑用量多少 WlW2B （3）D、G、H 三點(diǎn)速率大小次序：HGD （4）圖上哪一點(diǎn)反應(yīng)速率最大

29、：F 47畫出活塞流反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器、活塞流和 全混流反應(yīng)器串聯(lián)、全混流和活塞流反應(yīng)器串聯(lián)的 停留時(shí)間分布函數(shù)與分布密度函數(shù)。 48. 乙烷進(jìn)行熱裂解，其活化能為 314025J/mol。試問 650是的分解速率是 500是的分 解速率的倍。 49. A 和 B 按下式反應(yīng)，其速率式為：2AR rR=k1CA2, R 的瞬間收率為。 A+BS rS=k2CACB 若 R 為目的產(chǎn)物，則配料時(shí) A 和 B 的濃度應(yīng)；若 E1E2，則反應(yīng)溫度應(yīng) 。 50.在 Q100 l/min 下對(duì)三只反應(yīng)器分別進(jìn)行示蹤實(shí)驗(yàn)，測得數(shù)據(jù)如下： 反應(yīng)器A B C 反應(yīng)體積（l）1000 2000 3000 50

30、 100 150 2 t (1)三只反應(yīng)器返混程度大小順序?yàn)?(2)若在上述反應(yīng)器中均等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，k=12min-1，則各只反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率分別 為 xA= xB= xC= 51已知一閉式反應(yīng)器的，該反應(yīng)器若用多級(jí)全混釜模型來描述，則模型參05 . 0 r A uL D 數(shù) N 。 52在進(jìn)行示蹤實(shí)驗(yàn)時(shí)，示蹤劑的選擇應(yīng)滿足以下條件： 53. 停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)測定的準(zhǔn)確性可用以下 方法來檢驗(yàn)。 54在工業(yè)反應(yīng)裝置中反應(yīng)流體往往偏離兩種理想的流動(dòng)模式，也就是說在反應(yīng)器出口的 反應(yīng)物料中存在明顯的 。 55氣固催化平行反應(yīng)，若主、付反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，且粒子等溫，則內(nèi)擴(kuò)散不影 響其選擇

31、性，在粒內(nèi)任意位置，反應(yīng)速率之比均為 。 56對(duì)于熱效應(yīng)不大，反應(yīng)溫度的允許變化范圍又比較寬的情況，用 反應(yīng)器最為方 便。 57. 關(guān)系為： 生成速率的消耗速率與、反應(yīng)針對(duì) 5222 ONONO , 5222 ONO 2 1 NO2 。 58以 lnk1/T 作圖，為一直線，有時(shí)在高溫區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)折或彎曲，其原因可能是： 。 59反應(yīng)速率常數(shù) k 與溫度的關(guān)系為，則反應(yīng)活化能為： 2 . 10 10000 lg T k 。 60某反應(yīng)在 500K 時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù) k 是 400K 時(shí)的 1000 倍，則 600K 時(shí)的反應(yīng)速率常 數(shù)是 400K 時(shí)的 倍。 61.氣體分子在固體催化劑微孔中擴(kuò)散的

32、主要形式有 ，當(dāng) 時(shí) ， ,當(dāng) 時(shí) ABe DD ，。 Ke DD 62.當(dāng)分子擴(kuò)散的平均自由程遠(yuǎn)大于催化劑微孔直徑時(shí)，分子在微孔中的擴(kuò)散為 擴(kuò)散，其擴(kuò)散系數(shù)與壓力的關(guān)系為 ，與溫度的關(guān)系為 。 63.下列反應(yīng)分別在 CSTR 中進(jìn)行，在動(dòng)力學(xué)方程、進(jìn)料量、最終轉(zhuǎn)化率等均確定的情況下， 試選擇合適的操作溫度： a. ，（最優(yōu)溫度、最高允許溫度、較低溫度）ABA0 A H b. ，（最優(yōu)溫度、最高允許溫度、較低溫度）ABRS0 A H 64. 已知在某一體積為 200L 的反應(yīng)器進(jìn)行停留時(shí)間分布測定，在流量為 10L/min，條件 下測得停留時(shí)間分布函數(shù)的方差100min2，若用多級(jí)混合模型描述

33、，則模型參數(shù) N 2 t 65. 某一氣固催化復(fù)合反應(yīng)為平行反應(yīng)，其本征速率分別為： 1 2 pv1A () r =k C v k AB 主 2 Sv2A S() r =k C v k A 副 為提高反應(yīng)選擇性應(yīng)選擇（大顆粒、細(xì)顆粒） ， （大孔徑、小孔徑）的催化劑。 66. 均相反應(yīng) ABPS，CB02CA0，已知 A 的轉(zhuǎn)化率為 70%，B 的轉(zhuǎn)化率 。 67固定床內(nèi)進(jìn)行一級(jí)不可逆氣固催化放熱反應(yīng)，絕熱操作，床內(nèi)催化劑有內(nèi)擴(kuò)散阻力， 此時(shí)床層進(jìn)口和出口的 值相對(duì)大小應(yīng)是 。 68. 某兩段間接換熱式氣固相催化反應(yīng)器進(jìn)行可逆放熱反應(yīng)，各段進(jìn)出口轉(zhuǎn)化率與溫度符 合最佳分配原則，操作線見下圖。

34、（填，或） M 點(diǎn)反應(yīng)速率 N 點(diǎn)反應(yīng)速率 B 點(diǎn)反應(yīng)速率 C 點(diǎn)反應(yīng)速率 C 點(diǎn)反應(yīng)速率 P 點(diǎn)反應(yīng)速率 M 點(diǎn)反應(yīng)速率 D 點(diǎn)反應(yīng)速率 69. 某氣固催化反應(yīng) ABRS，已知 A，B，R，S 均吸附于同一類活性中心點(diǎn)，表面反應(yīng)為控制步驟 1） 試按 LH 機(jī)理推導(dǎo)該反應(yīng)的機(jī)理方程 2) 若反應(yīng)過程中 B 過量，A，B 吸附很弱，A 的轉(zhuǎn)化率很低時(shí)，此時(shí)表現(xiàn)為幾級(jí)反應(yīng)。 70. 氣固催化平行反應(yīng)，若主、付反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，且粒子等溫，則內(nèi)擴(kuò)散不影 響其選擇性，在粒內(nèi)任意位置，反應(yīng)速率之比均為 。 71對(duì)于熱效應(yīng)不大，反應(yīng)溫度的允許變化范圍又比較寬的情況，用 反應(yīng)器最為 方便。 72固定

35、床內(nèi)等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆放熱反應(yīng)，床內(nèi)催化劑有內(nèi)擴(kuò)散阻力，此時(shí)床層進(jìn)口和 出口處催化劑有效系數(shù) 值相對(duì)大小應(yīng)是 73. 要得到最大的目的產(chǎn)物 B，對(duì)反應(yīng)： 試選取最佳的操作方式： 。 74.減少催化劑顆粒內(nèi)擴(kuò)散影響的主要措施有 減小催化劑顆?；蛘咛岣叻磻?yīng)物濃度 。 76.應(yīng)用雙膜理論，對(duì)下列情況分別繪出氣相及液相中反應(yīng)物濃度分布示意圖。 （1）苯與氯氣反應(yīng)，1 , 1M （2）純氨氣與硫酸水溶液反應(yīng)，硫酸濃度等于臨界濃度。 78. 在半徑為 R 的球形催化劑上，等溫進(jìn)行氣相反應(yīng)。試以反應(yīng)物 A 的濃度 CA AB 為縱座標(biāo)，徑向距離 r 為橫座標(biāo)，針對(duì)下列三種情況分別繪出反應(yīng)物 A 的濃度分布示

36、意圖。 (1)化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制 P187 6-1 類似 (2)外擴(kuò)散控制 (3)內(nèi)、外擴(kuò)散的影響均不能忽略 圖中要示出 CAG，CAS及 CAC的相對(duì)位置，它們分別為氣相主體、催化劑外表面、催化劑 顆粒中心處 A 的濃度，CAe是 A 的平衡濃度。 解：以反應(yīng)物 A 的濃度為縱座標(biāo) 四、問答題 1在固定床反應(yīng)器中，分別進(jìn)行一級(jí)和二級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，試比 a、b 兩處的 值 大?。╝ 處靠近反應(yīng)器的進(jìn)口，b 處靠近反應(yīng)器的出口） ，并說明理由。 （1）一級(jí)放熱反應(yīng)，絕熱操作；ab （2）二級(jí)反應(yīng)，等溫操作。a100s 的物料在總物料中 所占的比例，并判斷該分布密度是否正確？ 7. 試述絕熱式和

37、換熱式氣固相催化反應(yīng)器的特點(diǎn)，并舉出應(yīng)用實(shí)例。 8試述多段間接換熱式和多段直接換熱式氣固相催化反應(yīng)器的特點(diǎn)，并舉出應(yīng)用實(shí)例。 9. 簡述絕熱溫升（或溫降）概念，在工廠實(shí)際生產(chǎn)中有何用途？ 10. 在四段絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行 n 級(jí)不可逆放熱反應(yīng)，各段的催化劑裝量相同，且 控制進(jìn)入各段的反應(yīng)物料溫度相等。若 n0，試問： （1）哪一段凈轉(zhuǎn)化率最大？哪一段最??？為什么？ 第一段最大，第四段最小。 （2）若段間采用冷卻方法進(jìn)行降溫，試問哪一段間需加入的冷激劑量多？為什么？ 因?yàn)榈谝欢畏磻?yīng)量大于第二段反應(yīng)量，所以 1-2 段間要取走的熱量比 2-3 段間取走的 熱量要大，因此 1-2 段間需要的冷

38、激劑量比 2-3 段間需要的多。 （3）若 n0，對(duì)問題（1） （2）是否還能做出肯定性的回答？為什么？ 11試分析下列說法是否正確？為什么？ （1）在一絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行零級(jí)反應(yīng)，熱效應(yīng)可忽略不計(jì)，則其轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器長度的關(guān) 系是線性的。 （2）在一絕熱反應(yīng)器中，僅當(dāng)進(jìn)行一級(jí)反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系才呈線性。 （3）多段絕熱反應(yīng)器最優(yōu)化的結(jié)果是各段的催化劑量相等。 12. 在等溫固定床反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，床內(nèi)充填顆粒直徑為 6mm 的球形催化劑， 反應(yīng)組分在其中的擴(kuò)散系數(shù)為 0.02cm2/s，在操作溫度下，反應(yīng)速率常數(shù)為 0.1min-1。有人 建議改用 3mm 的球形催化劑

39、以提高產(chǎn)量，你認(rèn)為采用此建議能否增產(chǎn)？增產(chǎn)幅度有多大？ 假定催化劑的理化性質(zhì)均不隨顆粒大小而改變，并且改換粒度后仍保持同一溫度操作。 解： 0.9995 ,01444 . 0 6 ,3 0.9995 ,02887 . 0 6 ,6 eA PP P eA PP P D kd mmd D kd mmd 所以，采用此建議產(chǎn)量的增加是極有限的。 13. 一臺(tái) PFR 和一臺(tái) CSTR 的串聯(lián)方式分別為： Q Q CSTR CSTR （a） (b) 在 Q100L/s 時(shí)，對(duì)（a）進(jìn)行脈沖示蹤，對(duì)(b)進(jìn)行階躍示蹤。問得到的 E(t)曲線是否相同？ F(t)曲線是否相同？若在兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)分別進(jìn)行一級(jí)不可逆

40、反應(yīng)，反應(yīng)條件相同，則出口轉(zhuǎn)化 率哪個(gè)大或相等？若進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng)，則出口轉(zhuǎn)化率哪個(gè)大或相等？ 14. 對(duì)于乙炔法氯乙烯生產(chǎn)工藝： HgCl2 C2H2 + HCl C2H3Cl 采用流化床反應(yīng)器串聯(lián)固定床反應(yīng)器的裝置已經(jīng)獲得成功，你認(rèn)為該裝置設(shè)計(jì)的基本考慮 是什么？ 15.今有固定床、填料塔、板式塔、鼓泡塔、噴霧塔、流化床等各類反應(yīng)器可供選用，試判 斷下列各反應(yīng)宜采用何種反應(yīng)器？并簡述理由。 （1） 2NaOH(L) + CO2(G) Na2CO3 + H2O （氣液瞬間不可逆反應(yīng)） PFR PFR ZnCl2水溶液 （2） CH3OH(G) + HCl(G) CH3Cl + H2O （氣

41、液慢速反應(yīng)） Ag 催化劑 （3） 2CH3OH(G) + O2 (G) 2HCHO(G) + 2H2O(G) （氣固催化反應(yīng)，催化 劑顆粒直徑 35mm） （4） 重質(zhì)油催化裂化反應(yīng) (催化劑快速失活) 16在流化床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件的目的是 在于打碎氣泡，改善氣固接觸，減小返混 17.現(xiàn)有下列反應(yīng)： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 PP CCekr P CCekr BP /RT188280 202 1 B 2 A /RT125520 101

42、 1 PB PBA 解： 17在排除了內(nèi)、外擴(kuò)散的影響下，兩個(gè)不可逆氣固催化反應(yīng)在組成各自一定的情況下， 測得其反應(yīng)速率與溫度的變化關(guān)系如圖中的曲線及所示，呈指數(shù)型式增加，先升 后降。則其速率控制步驟可逆是： 反應(yīng)： ；因?yàn)?反應(yīng)： ；因?yàn)?18液相 n 級(jí)不可逆反應(yīng)，其和 CA具有圖示曲線關(guān)系，將此反應(yīng)分別在平推流和全混 A r 1 流兩種反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行起始濃度 C 加和終了濃度 CAf相同，反應(yīng)溫度也相同，試在圖上表示 兩種反應(yīng)器所需空時(shí)大小。 19.對(duì)動(dòng)力學(xué)控制、液膜擴(kuò)散阻力控制及氣膜阻力控制的氣液反應(yīng)，如何選擇吸收設(shè)備？ 五、證明題 1. 平行反應(yīng)： 其中 P 為目的產(chǎn)物，在等溫操作中，證明：采用 CSTR，CpmaxCA0；采用 PFR 操作，CpmaxCA0/(1+ CA0)。 2.證明一級(jí)反應(yīng)在等溫條件下轉(zhuǎn)化率達(dá) 99.9時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間為