化学反应工程习题及答案二

1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半

间歇式）

2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。

3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。

5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。

6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。

7. 平行反应

A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！

8. 如果平行反应

)

()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若

主E ＞副E ，提高选择性P S 应____

_。(提高温度)

9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]

8.全混流反应器的返混_______。（最大） 平推流反应器的返混为_______。（零）

9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。

10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。（0） 13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。（1） 14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0）

15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2

θσ_______。（0） 16.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（0）

17.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。（t

t

e t -1）

18.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2

θσ_______。（1） 19.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2t ）

20.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）

21.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力）

22.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单）

23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散）

24.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。

27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改

变（化学平衡）。

28.催化剂失活的主要原因有（化学失活）、（物理失活）和（结构变化）。

29.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都称作_______。（固定床反应器） 30.固定床反应器的主要结构型式有(绝热式)、(换热式)和（径向固定床反应器）。 31.流化床的结构型式很多，但无论什么型式，一般都由（气体分布装置）、（内部构件）、（换热装置）、（气体分离装置）等组成。

32.当流体通过固体颗粒床层时，随着气速的改变，分别经历（固定床）、（流化床）和（气流输送）三个阶段。

33.固定床阶段，流速较低，床层压力降Δp 随着流速u 的增加而（增加）；流化床阶段，床层不断（膨胀），床层的压力降（保持不变）。 34.实际流化床的压降Δp 与流速u 关系较为复杂，通过压力降与流速关系图看出，气-固系统、液-固系统的固定床和流化床区间都有一个（驼峰）。

35.造成大气泡和腾涌现象的主要原因有（床高与床直径之比较大）、（颗粒粒度大）、（床内气速较高）。

36.化学反应工程的两大内容是反应动力学和反应器的设计与分析。

37.化学反应速率式为β

αB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（)

()

(βα+RT ）

38．活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 40.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（E （t ）曲线）.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（F(t)曲线）。 1.化学反应O H CH H CO 2423+?+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A ） A. CO B. 2H C. 4CH D. O H 2

2.气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子

A δ=_______。（C ）

A. 1/4

B. 2/3

C. –1/4

D. –2/3 3.气相反应CO + 3H 2

CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀

因子CO δ=_______。（A ）

A. –2

B. -1

C. 1

D. 2

4化学反应速率式为β

αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为

P K ，则P K =_______C K 。（D ） A. βα+-)(RT B. )()(βα+RT C. )()(βα-RT D. )()(βα+-RT

8.一级连串反应 A → P → S 在间歇式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间=

opt t _______。（D ）

A. 211K K

B. 1221)/ln(K K K K -

C. 2112)/ln(K K K K

D. 1212)/ln(K K K K -

9.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t

不包括下列哪一项_______。（B ）

A. 加料时间

B. 反应时间

C. 物料冷却时间

D. 清洗釜所用时间

10.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.02

，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（D ）

A. 8500

B. 8900

C. 9000

D. 9900

11.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反

应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（B ）

A. 400

B. 460

C. 500

D. 560

12.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D ） A. 间歇式反应器 B.全混流反应器 C. 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器

13.一级不可逆液相反应A

2R ，3

0/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A

x ，每批操作时

间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_______3

m 。

（C ）

A. 19.6

B. 20.2

C. 22.2

D. 23.4 14.对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。（C ）

A. 提高压力

B. 降低压力

C. 提高温度

D. 降低温度 15.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（A ）

A. E （t ）曲线

B. F （t ）曲线

C. I （t ）曲线

D. y （t ）曲线 16.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（B ）

A. E （t ）曲线

B. F （t ）曲线

C. I （t ）曲线

D. y （t ）曲线

17.平推流流动的E （t ）曲线的方差=2

θσ_______。（A ）

A. 0

B. 0～1

C. 1

D. ＞1

18.全混流流动的E （t ）曲线的方差=2

θσ_______。（C ）

A. 0

B. 0～1

C. 1

D. ＞1 19.下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。（B ）

A. 均匀表面

B. 多分子层吸附

C. 分子间无作用

D. 吸附机理相同 20.下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A ）

A. Langmuir 型

B. Freundlich 型

C. Temkin 型

D. BET 型

21.对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(A r -。（A ） A. ||a p B. a p

C. p a

D. p a ||

1. 能用质量作用定律表示的速率方程不一定是基元反应。(速率方程与质量作用定律得到

的形式相同，不能说明该反应一定是基元反应)。

2. 动力学的实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理正确的必要条件而不是充要条件。

3. 化学计量数是速率控制步骤出现的次数，它不等同化学计量系数。

4. 无论哪种反应，反应速率总是随着转化率的升高而降低的，但不是所有反应的反应速率

随着温度的升高而加快的。

5. 对于平行反应，浓度增加，其瞬时选择性不一定增加；温度增加，其瞬时选择性不一定

增加。

6. 温度提高时，正反应速率和逆反应速率都会增加，但其（净）速率不一定会增加。

7. 平行反应中，Cp ／Cq=k1／k2，这个关系只有当各反应的速率方程形式相同时才成立的。

8. 对于正常动力学，使用多釜串联总是比単釜有利的。对于反常动力学，使用単釜总是比

多釜串联有利的。

9. 对于瞬时选择性随转化率的增加而单调下降的情况来说，在相同最终转化率中，最终收

率的大小是：间歇釜>多个连续釜串联>单一连续釜。但如果对于瞬时选择性随转化率的增加而单调上升的情况来说，上述顺序正好相反。

10. 由于反应器太长而改用多管并联的方法是可取的，这样可以使压力降大为减少。 11．对于正常动力学，管式反应器要优于釜式反应器；反常动力学相反 12. 真密度>颗粒密度>堆密度（ρt>ρp>ρb ）

1 写出复合反应收率和选择率的定义式及它们之间的关系式。 答案：收率定义式：Y ＝的摩尔数

进入反应系统关键组分组分的摩尔数生成目的产物消耗关键

选择率定义式：Ф＝尔数

反应消耗关键组分的摩组分的摩尔数生成目的产物消耗关键

收率与选择率之间的关系：Y ＝Ф·x

2 关系式只适用于一定的温度范围，不能外推的原因：（1）所假设的速率

方程不合适；（2）传质（内外扩散）的影响与温度有关; （3）A 与温度有关。使得lnk 与

1/T 呈非线性关系

3连串反应的特点是什么？提高中间产物收率的措施有哪些？ 4 多相催化与吸附的三个要点是什么？催化剂的特征是？ 5 反应器的串并联对反应及操作有何影响？

答案：单个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同），能够提高反应深度。单个反应器并联操作（一般为相同的操作条件、相同的结构尺寸），能够增大处理能力。 6停留时间分布密度函数E （t ）的含义？

答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t 到t+dt 之间的流体的质点所占的分率为E （t ）dt （②分）。 ?

∞

=0

.1)(dt t E 。

7.停留时间分布函数F （t ）的含义？

答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体 8釜式反应器中复合反应的收率与选择性的规律是怎样的？ 9理想流动模型有哪两种类型？其基本假定和特点各是怎样的？

10停留时间分布的基本概念是？分哪两种类型？这两种类型的区别在哪里？

11停留时间分布的测定中，脉冲法和阶跃法的特点是什么？还有他们的区别在哪里？ 选择示踪剂的基本原则是什么？

12流化床反应器的结构主要由哪几个部分组成？各部分作用如何？

答案： ①.结构组成：分布装置、内部构件、换热装置、气体分离装置。 ②.作用：

气体分布装置——包括气体预分布器和气体分布板两部分，使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支撑固体颗粒。 内部构件——包括挡网、挡板和填充物等，破碎气体形成大气泡，增大气固的接触机会，减少返混，增加反应速度和提高转化率。

换热装置——分为外夹套换热器和内管换热器，也可采用电感加热或载热体换热。用来取出或供给反应所需要的热量。

固分离装置——回收因气流上升而带有的大量细粒和粉尘，使其返回床层，并避免带出的粉尘影响产品的浓度。

13．选择操作速度的原则是什么？

答案：① 催化剂强度差，易于粉碎，反应热不大，反应速度较慢或床层又高窄等情况下，宜选择较低的操作速度。

② 反应速度较快，反应热效应较大，颗粒强度好或床层要求等温，床层内设构件改善了流化质量，尽可能选择较高的操作速度。

一般认为，操作速度在临界流化速度和带出速度之间，但实际上颗粒大部分存在于乳化相中，所以有些工业装置尽管操作速度高于带出速度，由于受向下的固体循环速度的影响，使得乳化相中的流速仍然很低，颗粒夹带并不严重。在实际生产中，操作气速是根据具体情况确定的，流化数一般在1.5～10的范围内，也有高达几十甚至几百的。 简要说明催化剂失活的主要原因有哪些？ 14简要说明催化剂失活的主要原因有哪些？

答案：化学失活、物理失活和结构变化。化学失活主要是由于原料中夹带的杂质引起催化剂中毒或催化剂毒物在活性部位上的吸附造成的。物理失活主要是由于催化剂活性表面积减小而引起活性下降的不可逆物理过程，包括载体上金属晶粒变大或非负载催化剂表面积的减小；结构变化主要是由于沉积粉尘或积炭（或结焦）而引起的活性与选择性的下降。 15兰格缪尔（Langmuir ）吸附等温方程的几个基本假设是什么？ 16反应器设计最基本的内容是什么？

17气固催化反应过程步骤有哪些？怎样提高控制步骤的速率？ 18什么叫热点温度？在实际生产中它有何指导意义？

19流化床中不正常的操作现象有哪些？怎样才能避免这些现象的发生? 2059.简述流化床反应器中操作气速U 0是如何选取的？ 答：实用的操作气速U 0是根据具体情况选取的。一般mf

U U /0之值（称作流化数）在1.5～10范围

的，另外也有按

4.0~1.0/0 t u U 左右来选取。通常所用的气速为0.15～0.5m/s 左右，对于热效

应不大，反应速度慢，催化剂粒度细，筛分宽，床内无内部构件和要求催化剂的带出量少的情况，宜选用较低气速，反之，则用较高气速。

化学反应工程期中自测试卷

( 3 )

科 目:化学反应工程 适用对象:化学工程与工艺本科

2004-7-6

I.填空题 1.(3)

化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。

2.(3)

化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

3.(1)

活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。

4.(2)

一级连串反应A S P

在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度

=

max ,P C ______、

=

opt τ______。

5.(2)

生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。

6.(1)

如果平行反应A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应

_______。

7.(3)

对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。

8.(2)

全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。

9.(1)

对于可逆的放热反应

A

R

2

，使反应速率最大的反应温度

=

opt T _______。

10.(2)

对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。

II.单项选择 1.(2)

如果平行反应

A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应

_______。

A. 提高浓度

B. 提高温度

C. 降低浓度

D. 降低温度

2.(2)

气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=____。

A. -1

B. -1/2

C. 1/2

D. 1

3.(2)

气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则

膨胀因子

CO δ=_______。

A. -2

B. -1

C. 1

D. 2

4.(2)

全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

5.(2)

对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_______。 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

6.(2)

全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。

A. ＜0

B. =0

C. ≥0

D. ＞0

7.(2)

一级连串反应A

S K 1

2

P

在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度

=

max ,P C _______。

A. 122

)(210K K K A K K C - B. 2

2/1120]1)/[(+K K C A C.

1

22)(1

20K K K A K K C - D. 2

2/1210

]1)/[(+K K C A

8.(2)

在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，

s l mol C r A A ?=-/01.02

，当l m ol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。

A. 8500

B. 8900

C. 9000

D. 9900

9.(2)

在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l

m ol C A /10=时，求

反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。

A. 400

B. 460

C. 500

D. 560

10.(2)

对于自催化反应，最合适的反应器为_______。

A. 全混流反应器

B. 平推流反应器

C. 循环操作的平推流反应器

D. 全混流串接平推流反应器

III.简答题 1.(5)

简述均相反应及其动力学的研究内容？

2.(5)

简述理想反应器的种类？

3.(5)

对于反应

A

，2

1A R C k r =，其活化能为1E ；A S C k r 2=，其活化能为2E ，当1E ＞

2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

4.(5)

简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？

5.(5)

简述分批式操作的完全混合反应器？

IV.计算题 1.(10)

醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：

O

H CO CH COOH CH k 2231

+=?→? 2

432

CO CH COOH CH k +?→?

已知在916℃时1

21174.3,65.4--==s k s k ，试计算：

1） 99%的醋酸反应掉的时间；(6分)

2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分）

2.(10)

在1000K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：

)()()(22g H g RCHO g OH RCH +→

反应速率常数0.082 l/mol ·min ，初始时含纯的RCH 2OH ，其初始压力为2.026×105

Pa ，求 1） 将20%的RCH 2OH 分解所需时间； 2）RCH 2OH 的浓度降低20%所需的时间。

4.(5)

设某反应的动力学方程为s l mol C r A A

?=-/35.02

，当A 的浓度为l mol /1时，达到A 的残余浓度l mol /01.0，需多少时间？

化学反应工程期中自测试卷答案

( 3 )

1.(3)

质量传递、热量传递、动量传递

2.(3)

分批式操作、连续式操作、半分批式

3.(1)

反应速率

4.(2)

22/1120

]1)/[(+K K C A 、211K K

5.(2)

主反应、副反应

6.(1)

提高温度

7.(3)

平均停留时间、反应时间、空时

8.(2)

反应器的有效容积、进料流体的容积流速

9.(1)

)()1(ln )(002'00

1012A A R A A C C E k C E k R E E χχ+---

10.(2)

零、最大

1.(2)

B

2.(2)

C

3.(2)

A

4.(2)

C

5.(2)

A

6.(2)

B

7.(2)

B

8.(2)

D

9.(2)

B

10.(2)

D

1.(5)

参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。（①分）均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，（②分）并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。（②分）

2.(5)

通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。（①分）所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。（②分）所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。（②分）

3.(5)

对于平行反应

A

RT

E E A RT

E RT

E S R R C e k k C e k e k r r S 1

2212010/20/10---===（②分），所以，当1E ＞2E 时应尽

可能提高反应温度，（②分）方可提高R 的选择性，提高R 的收率。（①分）

4.(5)

空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反

应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）

5.(5)

反应物料一次性投入反应器内，（①分）在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，（①分）待达到反应要求的转化率后，一次性出料，（①分）每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，（①分）非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。（①分）

1.(10)

解：设在时间t 时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x 和y ，初始为

A C ，则

)(01y x C k dt dx

A --= ①分 )(02y x C k dt dy

A --= ①分

相加得 ))(()

(021y x C k k dt y x d A --+=+ ①分 将其积分dt

k k y x C y x d A )()()

(210+=+-+

t

k k y x C C A A )()

(ln

2100

+=+- ②分

1） 当转化率为99%时

99.0A C y x =+ ①分

s

t 549.099.011

ln 74.365.41=-+=

①分

2） 瞬时选择性为

dy dx

S P =

①分

积分得

74.365.421=

=k k y x ②分

%4.55==

y x

S ①分

2.(10)

解： )()()(22g H g RCHO g OH RCH +→ A B C

t=0 n A0 0 0 t=t n A0-x x x

x

n n A +=0总 ①分

由k 可知该反应为二级反应 ①分

2

22

V n k kC Vdt dx A A == ①分 理想气体

P RT

n V 总=

①分

P RT x n x n k dt dx A A /)()(020+-=

∴RT kPdt

x n dx x n A A =-+2

00)()( ①分

将其积分

??

=??????-+-t x

A A A RT kPdt dx x n x

x n n 00

20200)()( ①分

??

??

??-+-=

)1ln(200A A n x x n x kP RT t ①分

当

%200

=A n x

，带入得t=138min ①分

对于0

8.0A A C V n =，应有P RT n n P RT x n x n A A A A /8.0/)(000

0=+- ①分 当

90

A n x =

，带入得t=66.1min ①分

3.(10)

解：1)计算反应温度T

τk C C A A +=

11

0 ②分

18)375

.0()104.022.0(

)1(0

=-=-=

τ

A

A C C k ②分

根据

]9

.5525exp[100788.19T k -

?=

K T 6.308= ②分

2）

]

)())((00P

m r A c v T T UA H r V T T ρ--?---

= ②分

K

T 2.306929.210503)

16.2986.308(52.2092092175.004.0186.3080=??-??+???-

= ②分

4.(5)

解：

)

1

1(35.0135.00200A A C C A

A C C A A C C C dC r dC t A A A

A -=-=--=?? ③分

带入得

s t 283)11

01.01(35.01=-=

②分

1、气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O

进料时无惰性气体，CO 与

2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因

子

CO

δ=__A_。

A. -2

B. -1

C. 1

D. 2 2

、一级连串反应A

S K 1

P

在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度

=

max ,P C ___A____。

A. 122

)(210K K K A K K C - B.

2

2/1120]1)/[(+K K C A C. 1

22

)(1

20K K K A K K C - D. 2

2/1210

]1)/[(+K K C A

3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性

P S =__C_。

A. A A P P n n n n --00

B. 0

A P P n n n - C. 0

0S S

P P n n n n -- D. 0

0R R

P P n n n n --

4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0

5

、对于单一反应组分的平行反应A

P(主)

S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适

合的反应器为____B__。

A. 平推流反应器

B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器

D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 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

7

、一级不可逆液相反应

A 2R ，3

0/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A

x ，每批操作时

间

h

t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3

m 。

A. 19.6

B. 20.2

C. 22.2

D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应

至

l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。

A. 400

B. 460

C. 500

D. 560

9、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时

=

opt τ_____D__。

A. 1212)/ln(K K K K -

B. 1221)

/ln(K K K K - C.

2112)/ln(K K K K D. 211K K

10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间

t 不包括下列哪一项____B___。

A. 加料时间

B. 反应时间

C. 物料冷却时间

D. 清洗釜所用时间 11、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时

=

opt τ__D_____。

A.

1

212)

/ln(K K K K - B.

1

221)/ln(K K K K - C.

2

112)/ln(K K K K D.

2

11K K

12、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着

A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_。

A. ＜0

B. =0

C. ≥0

D. ＞0 13、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 14、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置

15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____装置。 A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜

16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ

=-

，当平行失活对反应物有强内

扩散阻力时，d 为__C__。

A. ≈0

B. =1

C. →3

D. ≈1 17、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。 A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度 18、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。 A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度 19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。 A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 20、流化床反应器中的操作气速

U 是根据具体情况定的，一般取流化数

mf

U U 0在__B__范围内。

A. 0.1～0.4

B. 1.5～10

C. 10～15

D. 0.4～1.5 二、填空题

1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题 的科学。

2、化学反应速率式为

β

αB

A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为

C

K ，用压力表示的速率常数

P K ，则

C K =)()(βα+RT P

K 。

3、平行反应A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与浓度无关，仅是温度的函

数。

4、对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。

5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时 一致。

6、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_。

7、流体的混合程度常用调匀度S 、流体的混合态来描述。

8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_物理失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_化学_失活。

9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_0.1um _时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。

10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。

11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度

opt

T 和平衡温度

eq

T ，二者的关系为

___

1

2

12ln E E E E R

T T T T opt

eq opt

eq -=

?-___________。

12、描述流化床的气泡两相模型，以0

U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度

mf

U 通过，而其余部分

mf

U U -0则全部以气泡的形式通过。

13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_气_相为平推流，而对___乳__相则有种种不同的流型。

14、多相反应过程是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。 15、三传一反是化学反应工程的基础。

16、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_数学模型_。 17

、一级连串反应A

S P

在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、

=

opt

t ______。)]

/([2

1122k k k k k -???

? ??、

1212)/ln(k k k k -）

18、着眼反应组分K 的转化率的定义式为_0

0K K

K K n n n -=

χ_。

19、

一级连串反应A

S P

在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、

=

opt

t ______。)]

/([2

1

122k k k k k -???

? ??、

1212)/ln(k k k k -）

20、化学反应速率式为β

αB

A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C

K ，用压力表示的速率常数

P K ，

则

C

K =_______

P K 。

21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。

22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。

23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为r G Q Q = 、 ,

dT dQ dT dQ G

r ? 24、平推流反应器的返混为____0___。 三、分析解答题

1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？

空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）

2、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？

阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（①分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为

A C 的流体，（①分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，

在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化。（①分）对应的曲线为F （t ），

)(A A

C C t F =

。（②分）

3、简述均相反应及其动力学的研究内容？

答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。 4、对于可逆放热反应如何选择操作温度？

答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。 6、简述固定床反应器的优缺点？

1）催化剂在床层内不易磨损； 2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力； 3）固定床中的传热较差； 4）催化剂的更换必须停产进行。

7

、对于反应

A

，2

1A R C k r =，其活化能为1E ；A S C k r 2=，其活化能为2E ，当1E ＞2

E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

答：对于平行反应

A

RT

E E A RT

E RT

E S R R C e k k C e k e k r r S 1

2212010/20/10---===，所以，当

1E ＞2E 时应尽可能提高

反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率 8、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？

1）以U 0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度U mf 通过，而其余部分以（U 0-U mf ）则全部以气泡的形式通过； 2）床层从流化前的高度L mf 增高到流化时的高度L f ，完全是由于气泡的体积所造成； 3）气泡相为向上的平推流，大小均一； 4）反应完全在乳相中进行； 5）气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和。 9、简述双膜理论？

该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复

杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 10、简述理想反应器的种类？

通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 四、计算题

6、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R ，A A kC r =-kmol/m 3·h ，k=9.52×109exp[-7448.4/T]

h -1

，

=

0A C 2.3 kmol/m 3

，

=R M 60，=0R C 0，若转化率=A x 0.7，装置的生产能力为50000

kg 产物R/天。

求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ） 解：反应终了时R 的浓度为

)/(22.3230m kmol x C C A A R ==

A x A A x A

A A x k x dx k kC dx C t A A

-=-==??

11

ln

111000 92

.0502734.7448ex p 1052.99=???

???+-?=k

)(31.17.011ln 92.01h t =-= 2450000

0=+t t M VC R R

)

(2.226022.32406

.2500003m V =???=