反应工程考试复习题(15页).doc

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1、-反应工程考试复习题-第 14 页一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共20分）请在每小题的空格上，填入正确的答案1.固体催化剂的主要组成有主催化剂（活性成份），_助催化剂_和_载体_。连续操作、分批式操作(或间隙操作)、半分批式（半间隙）操作。3.均相反应是指 参与反应的物质均处于同一相 。(或用相应的文字表述)_。_主反应 _，其它的均称为_副反应_。(主反应)；(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若，选择性Sp与浓度无关，仅是_温度_ 的函数。7.链反应的三个阶段为链的引发、_链增长 、链终长。固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_内扩散_和_外扩散_的影响。9.对于

2、多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为_分子扩散（或容积扩散）_。10. 实际反应器中停留时间分布密度E(t)的方差为_01_。理想混合(或全混流)_反应器处理。平均停留时间(或) 、_空时(或)_、反应时间一致。13.对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用_全混流(或完全混合）_反应器为宜。14.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ 微观流体_。1.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_活性好_、_选择性高_、寿命长。2. 平行反应(主反应)；(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若，提高选择性应_提高温度_

3、。3已知反应，A的转化率的定义式为_。多 _分子层的，而化学吸附是_单_分子层的。_BET _方程。6.流动循环（无梯度）式反应器是指消除_温度梯度 _、_浓度梯度_的存在，使实验的准确性提高。7.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_m_时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。是_反应器的有效容积_与_进料流体的容积流速_之比。9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比0时反应器内返混为_零_，而当时则反应器内返混为_ 最大_。_平推流_反应器的平均停留时间、反应时间、空时一致。11.对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用_ 平推流_反应器为宜。12.当t=0时，停留

4、时间分布函数F（t）=_0_。13.当反应级数n1时，宏观流体具有比微观流体_低_的出口转化率。_温度_与_浓度_的差别。1. 多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为4.0克cm3的材料制成。则孔容积Vg=_1.69 _ ,孔隙率=_。2. 快速的气液反应是指_瞬间 _的反应，这时反应区主要在_液膜中某反应面上_。3. 对于反应，则_。4. 活化能的大小直接反映了_反应速率 (或用相应的文字表述)_对温度的敏感程度。5.一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度_、_。6. 在气固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应AB，A的反应速率的定义为_。7

5、. 测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_粒度（或直径）_，在恒定的下测转化率，看二者的变化关系。8.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由_分子间碰撞_所致。9. 等温催化剂的内扩散有效系数为催化剂粒子的_实际反应速率_与催化剂内部的_浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率_之比。10. 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_、_。11.全混流反应器的返混_最大_。平推流反应器的返混为_零 _。12.对于自催化反应，最合适的反应器为_全混流串平推流_。时，F（t）=_1_。二、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选

6、项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分15.下列属于均相反的是 【 】。A. 硫磺燃烧 B. 天然气燃烧 C. 钢铁冶炼 D. 油脂催化加氢16对于恒容均相化学反应，组分A的反应速率为 【 】。A. B. C. D. 17全混流反应器中进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足的条件是 【 】。 A移热速率放热速率 B移热速率放热速率随温度的变化率 D移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率18某一反应器的E(t)=0.1exp(-t/10) min-1，该反应器的流型为 【 】。 A平推流 B全混流 C轴向分散 D多级混合19在用硫

7、酸吸收氨气的反应中，若H2SO4浓度大于临界浓度，则该过程的宏观反应速率的阻力主要集中在 【 】 A液膜内 B相界面 C相界面和气膜内 D气膜内，则反应级数为 【 B 】。 A0 B. 1 C. 2 D. 321.在间歇反应器中进行等温0级反应A B。， ，当反应至时所需的时间为多少秒 【 】。 A. 10 B. 3 22.某放热反应在绝热条件下进行，最合适的反应器是 【 】。A. 平推流反应器 B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器固相催化反应的Thiele模数是无因次参数，中反映了 【 】。A.表面反应速率与内扩散速率之比 B.内扩散阻力的大小 24.

8、 气相反应2A + B 3P + S进料时无惰性气体，A与B以21摩尔比进料，则膨胀因子为 【 】。A. 1 B. 1/2 C. 1/2 D. 115.反映了哪种反应速率与内扩散速率之比 【 】。A. 颗粒表面 B. 颗粒内部 C. 颗粒平均 D. 颗粒总体16.气固催化反应本征速率是指排除下列哪种阻力后的反应速率 【 】。A内扩散阻力 B外扩散阻力 C内外扩散阻力 D吸附和脱附阻力17乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，则该反应的类型是 【 】。 A慢速 B不可逆 C自催化 D可逆18四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差

9、值为 【 】。 A 0 B. 0.25 C0.50 19.对于自催化反应，最合适的反应器是 【 】。A. 全混流反应器 B. 平推流反应器C. 全混流串接平推流反应器 D. 循环操作的平推流反应器20.气相反应2A + B 3P + S进料时无惰性气体，A与B以32摩尔比进料，则膨胀因子等于 【 】。A. 1 B. 1/3 C. 2/3 D. 121下列属于均相反应的是 【 】。A. 催化重整 B. 甲醇合成 C. 硫酸被烧碱中和 D. 海水淡化，则该反应的反应级为 【 】。A. 0 B. 1 C. 2 D. 323.在等温间隙反应器中进行反应A B。， ，当时所需的时间为 【 】。A. 40

10、s B. 46 s C. 50 s D. 56 s，为降低反应器容积，应选用的反应器是【 】。A. 平推流反应器 B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器15.下列属于均相反应的是 【 】。A. Fe2O3的还原 B. 乙酸甲酯水解 C. 石灰生产 D. 磷矿酸解，A的化学反应速率为 【 】。A. B. C. D. 17.反应3A 2P，已知，则反应级数为 【 】。A. 0 B. 1 C. 2 D. 3，为降低反应器容积，应选用的反应器是【 】。A. 全混流串接平推流反应器 B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器 D. 平推流反应器19.连续釜式反应

11、器的操作中存在着火点和熄火点的原因是 【 】。 A.多定态问题 B.稳定的定态点问题 C.单定态问题 D.不稳定的定态点问题 20.气相反应4A + B 3R + S进料时无惰性气体，A与B以31的摩尔比进料，则膨胀因子为 【 】。A. 1/4 B. 2/3 C. 1/4 D. 2/321. 已知某反应的反应速率常数，则反应级数为 【 】。A. 0 B. 1 C. 2 D. 322. 在等温间隙反应器中进行反应A B。， ，当时所需的时间为 【 】。A. 99s B. 800 s C. 850 s D. 990 s23. 全混流反应器中最多有多少个稳定的定常态操作点 【 】。A. 1 B. 2

12、 C. 3 D. 424. 脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为 【 】。A. E（t）曲线 B. F（t）曲线 C. I（t）曲线 D. y（t）曲线 三、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分25计算宏观化学反应速率需要考虑的因素有 【 】。A 质量传递 B. 热量传递 C .动量传递 D. 温度 E. 化学反应26. 下列有关活塞流模型的描述正确的有 【 】。C. 活塞流模型是一种返混量为零的理想流动模型 D.沿着物料的流动方向物料的温度、浓度都相同E. 垂直于物料流动方向

13、的任一截面上物料的所有参数都相同27. 下列有关脉冲示踪法的描述正确的有 【 】。A .当反应器中流体达到定态流动后在进料中注入示踪剂C.根据流出曲线直接得到E(t)D.根据流出曲线直接得到F(t)E .在出料流体中注入示踪剂25下列有关全混流模型的叙述正确的有 【 】 E是一种没有返混存在的模型26下列有关化学反应本征反应速率叙述正确的有 【 】A 不考虑传递过程的反应器结构的影响 C需要考虑反应物系组成对速率的影响 D. 需要考虑反应物系温度对速率的影响E. 需要考虑反应物系压力对速率的影响27下列有关E(t)的叙述正确的有 【 】A反应器内停留了t到t+dt之间的流体质点所占的分率为E（

14、t）dtB. C. 当t0时，E（t）=0D平推流反应器中，时，E（t）=0E平推流反应器中时，E（t）=025下列有关轴向扩散模型的叙述正确的有 【 】。 A是一种适合于返混程度较小的非理想流动的流动模型 B它是在平推流模型的基础上再迭加一个轴向混合的校正 C垂直于流体流动方向的每一截面上，具有均匀的径向浓度D沿流体流动方向，具有相同的流体速度及扩散系数 E物料浓度是流体流动距离的连续函数26在反应器体积为V的间隙等温反应器中进行，化学反应速率可表示为 【 】。A B. C. D. E. 阶跃示踪法的叙述正确的有 【 】。 A在定常态的连续流动系统中，在某瞬间将流入系统的流体切换为含有示踪剂

15、A且浓度为的流体B在示踪过程中要保持系统内流动模式不变C在切换含示踪剂流体的同时，在出口处测流体中示踪剂浓度随时间的变化 D根据流出曲线直接得E(t) E. 根据流出曲线直接得F(t)四、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）28简述固定床反应器拟均相二维模型的特点。 答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置为固定床反应器，拟均相二维模型是忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别；同时考虑流体在轴向和径向上的温度梯度和浓度梯度。29简述影响酶催化活性的因素。 答：PH值、温度、流体力、化学试剂和辐射(声、光) 等30试举出3种制备催化剂的方法。答：浸渍法、沉淀法、共混合

16、法及熔融法。(1)浸渍法： 浸渍法是将载体置于含活性组分的溶液中浸泡，再经干燥、煅烧而制得。(2)沉淀法：在含金属盐类的水溶液中加进沉淀剂生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶将生成的沉淀物分散、洗涤、于燥、煅烧后制得催化剂。(3)共混合法：将活性组分与载体机械混合后碾压再经挤条成形，煅烧而得。(4)熔融法：熔融法用于制备金属催化剂。例如氨台成用铁催化剂的制备是将精选过的磁铁矿和多种助催化剂在电阻炉中于11001600时熔融，熔融时矿中残留的SiO2。生成硅酸盐。形成浮渣而除去。熔融物经冷却、破碎、筛分而制得成品。31简述工业滴流床反应器的优点。答：(1) 在平推流条件下操作，使催化剂充分地湿润，

17、可获得较高转化率；(2) 液固比(或液体滞留量)很小，可使均相反应的影响降至最低；(3) 滴流床反应器中液层很薄，这两种界面阻力能结合起来，使总的液层阻力比其他类型三相反应器要小，并流操作的滴流床反应器不存在液泛问题(4) 滴流床三相反应器的压降比鼓泡反应器小32简述聚式流化床的形成。 答：对于气固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为聚式流化床。28微生物利用底物的主要作用是什么？答：(1)合成新的细胞物质(2)合成细胞外产物(3)为细胞合成提供能量(4)为细胞内的转化反应提供能量 (5)为

18、维持细胞内物质的浓度与环境的差别提供能量29.简述流化床反应器的优点？ 答：1）传热效能高，而且床内温度易维持均匀； 2） 大量固体粒子可方便的往来输送-，对于催化剂迅速失活而需随时再生的过程来说，能够实现大规模的连续生产。3） 由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。30链式聚合的实施方法有哪些？答 (1)本体聚合(2) 溶液聚合(3) 悬浮聚合(4) 乳液聚合31. 简述固体呈悬浮状态的悬浮床气-液-固三相反应器型式有哪些？答：机械搅拌悬浮式； 不带搅拌的悬浮床气-液-固反应器，以气体鼓泡搅拌，又称为鼓泡淤浆反应器 不带搅拌的气一液两相流体并流向上而颗粒不带出床外的三相流化

19、床反应器不带搅拌的气一液两相流体并流向上而颗粒随液体带出床外的三相输送床反应器，又称为三相携带床反应器 具有导流筒的内环流反应器。32简述气-液反应器按气-液相接触形态的分类。 答： 气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡反应器、搅拌鼓泡反应器和板式反应器液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷时和文氏反应器等液体以膜状运动与气相进行接触的填料反应器和降膜反应器等28多段绝热反应器段间换热的主要方式有哪些？答： (1) 间接换热式 (2) 原料气冷激式 (3) 非原料气冷激式29.简述鼓泡淤浆床反应器作为催化反应器的优点。答： 使用细颗粒催化剂，充分消除了大颗粒催化剂粒内传质及传热过程对反应转化率、收率及

20、选择率的影响；反应器内液体滞留量大，且热容量大，并且淤浆床与换热元件间的给热系数高，容易移走反应热，温度易控制，床层可处于等温状态，某些可逆放热反应处于固定床时由于传热及温升的限制而形成的对平衡转化率的影响可以大为消除，在较低空速下可达到较高的出口转化率，并且可以减少进行强放热带深度氧化副反应并且副反应活化能高于主反应活化能的多重反应的固定床内床层温升对降低选择率的影响；可以在不停止操作的情况下更换催化剂；催化剂不会像固定床中那样产生烧结。30简述聚合反应机理通常有哪几类。答：(1).加成聚合(2).逐步聚合(3).开环聚合31拟设计一反应装置等温进行下列液相反应：目的产物为R，B的价格远较A

21、贵且不易回收，试问：（1） 如何选择原料配比？（2） 若采用多段全混流反应器串联，何种加料方式最好？（3） 若用半间歇反应器，加料方式又如何？答 （1）由上式知，欲使S增加，需使CA低，CB高，但由于B的价格高且不易回收，故应按主反应的计量比投料为好。（2）保证CA低，CB高，故可用下图所示的多釜串联方式：（3）用半间歇反应器，若欲使CA低，CB高，可以将B一次先加入反应器，然后滴加A. 液反应的宏观过程：A（g） + bB（l） 产物（l）？ 答：1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3）液相内的

22、反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；4）气相产物向气相主体扩散。五计算题（本大题共3小题，每小题12分，共36分）33在一反应体积为3m3的连续釜式反应器中等温进行下列液相反应：的混合液，其中CA02 kmol/m3，每小时处理混合液6 m3。 求：(1) 反应器出口A、P、Q的浓度；(2) P的收率及总选择性。或34. 已知一闭式液相反应器在流量为5Ls下进行脉冲示踪，得到停留时间分布密度函数 s-1，试求：（1）平均停留时间;（2）该反应器的反应体积为多少？（3）E()、F()和（4）若将该反应器用多釜串联模型描述，其模型参数N为多少？解：（1）(2分)（2）（3） ，属于全

23、混流理想流动反应器1(4)模型参数N135在一间隙反应器中进行，0.02kmol/L，其反应动力学方程为：求0.5所需的反应时间是多少？解：将反应速率方程积分后得： (4分)由 得 (4分)代入数据，有33.在间歇反应器中等温进行下列液相反应：rD及rR分别为产物D及R的生成速率。反应用的原料为A及B的混合液，其中A的浓度等于2kmol/m3。（1） 计算A的转化率达95%时所需的反应时间；（2） A的转化率为95%时，R的收率是多少？（3） 若反应温度不变，要求D的收率达70%，能否办到？（4） 改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时与（1）的反应时间相同，A的转化率是否可

24、达到95%？解：（1）据题意，同时已知，求解上述微分方程得：(2)(2分) (3)若转化率仍为0.95，且温度为常数，则D的瞬时选择性为：D的收率：这说明能使D的收率达到70% （4）对全混流反应器，若使=t=0.3958h,则有解之得：CA所以： 这说明在这种情况下转化率达不到95%。34.在等温下进行液相反应A+BC+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/L，故可把反应速率式简化，得代入速率方程式化简整理得积分得解得XA=82.76%。

25、 35.已知一等温连续流动液相反应器的停留时间分布密度E(t)=16texp(-4t),min-1，试求：（1）平均停留时间;（2）空时；（3）空速；（4）停留时间小于1min的物料所占的分率；（5）停留时间大于1min的物料所占的分率；（6）若用多釜串联模型拟合，该反应器相当于几个等体积的全混釜串联？解：（1）（2）因是连续流动系统，所以：（3）空速为空时的倒数，所以：（4）所以，停留时间小于1min的物料所占的分率为90.84%。（5）,停留时间大于1min的物料占9.16%。（6）先计算方差：根据多釜串联模型参数与方差的关系得：33在反应体积为1 m3的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与

26、水反应生产1,2-丙二醇:-13,环氧丙烷的最终转化率为90%。（1）若采用间歇操作，辅助时间为0.65h,则1,2-丙二醇的日产量是多少？（2）有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1，2的日产量又是多少？（3）为什么这两种操作方式的产量会有不同？解：（1） 一级不可逆反应：所以Q03/h丙二醇的浓度=丙二醇的产量= (2) 采用定态下连续操作所以Q03/h丙二醇的产量=（3） 因连续釜在低的反应物浓度下操作，反映速率慢，故产量低。34.某二级液相反应，已知CA0CB0，在间隙反应器中达到时需反应时间为100min，求在全混流反应器中进行时，达到相同的反应程度所需的空时应为多少？解： 由已知有 再 时:当反应在全混流反应器中进行时，由全混流反应器的设计方程知：35在一连续流动反应器中进行某一液相反应，反应物的体积流量。采用脉冲示踪法测得停留时间分布密度 s-1，试求：（1）平均停留时间;（2）该反应器的反应体积为多少？（3）E()、F()和（4）若将该反应器用多釜串联模型描述，其模型参数N为多少？解：（1） （2）（3） ，属于全混流理想流动反应器 (4)模型参数N1