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1 CH4 +出0进料时无惰性气体，CO与H 2以 1 : 2 摩尔比进料，则膨胀因子 CO =_A_c 3、串联反应 A T P （目的）T R + S，目的产物 P 与副产物 S 的选择性SP =_C_ np - np0 np -np0 np -nP0 nP - nP0 A. nA0 一 5 B. “A0 C. ns - nso D. nR - nR0 4、 全混流反应器的容积效率 n =1.0 时，该反应的反应级数 n_ _B_。 A. 0 D. 0 P主） S副D，其瞬间收率 随CA增大而单调下降，则最适合的反应器为 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 t +t =2.06h，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天，MR=60,则反应器的体积 V 为_C_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 T B , - rA =0.01CAmol/ 1 S , 当 CA0 =1m l/l时，求反应至 C0.01mOl/l 所需时间 t= B 秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应 A T P T 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pt = D ln (K2/K1) ln(Q /K2 ) ln (K2/KJ 1 A. -Q B. 心Q C. D. .K,K2 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 c 一、选择题 化学反应工程原理 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A K2 S在间歇式反应器中，则目的产物 Cn P 的最大浓度 P,max _A K2 K1 CAO( 丿 A. B. A0 1/2 2 (K2/KJ 1 C. K2 K2 CA0( 丿 K1 D. C A0 (K1/K2)1/2 12 1、气相反应CO + 3H2 5、对于单一反应组分的平行反应 _ B_c 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 A 7、一级不可逆液相反应A 3 - 2R CA0 = 2.30km l /m 出口转化率xA = 0.7，每批操作时间 2 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、全混流反应器中有 B_个稳定的定常态操作点。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 7 12、 全混流反应器的容积效率 n小于 1.0 时，且随着A 的增大而减小，此时该反应的反应级数 n _ D_ A. 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. 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 0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 A o 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 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。 （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。（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。 （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。（分） 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? C 阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统， （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 A0的流 体，（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 F（t）=Ch 分）对应的曲线为 F （t ）， CAO o （分） 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。 主体扩散。 2、 A 的浓度随时间的变化。（ 3、 简述均相反应及其动力学的研究内容? 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。 5、 简述气-液反应的宏观过程：A （g） + bB （l ）-产物（I ）? 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 ） 液相内的反应产4）气相产物向气相 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 2 =k1CA，其活化能为E1 ； rS = k2CA，其活化能为E2，当 E1 E2时如何选 4 择操作温度可以提高产物的收率?2 5 度，方可提高 R 勺选择性，提高 R 的收率 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。 11、 简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？ 答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的组成进行计算便可以达到反应的 转化率 12、 简述理想反应器的种类。 答：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 1、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： CH 3COOHCH 2 二CO H 2O CH 3COOHCH 4 CO2 已知在 916-c时 k1 = 4.65s，k2 = 3.74s，试计算： 1) 99%勺醋酸反应掉的时间； 2) 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。 C 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J A0，则 dx k!(CA0 -X - y) dt dy k2(CA0 - x -y) dt k2)(CA0-x-y) 相加得 dt 亠 y) (k1 k2)dt 将其积分CAO -(x y) 1) 当转化率为 99%寸 x y = 0.99C AO答：对于平行反应 SR 上 i/ RT rR _ k10e E2/RT CA kio e k20 RT CA ，所以，当E1 E2时应尽可能提高反应温 CA0 CAO _(x y) 十 k2)t 6 x S 55.4% y 2、反应 A - B 为 n 级不可逆反应。已知在 300K 时要使 A 的转化率达到 20%需 12.6 分钟，而在 340K 时达到同样的转化率仅需 3.20 分 达 20%时，CA =O.8CAO 式中 M为常数 t 4.65 3.74 0.549 s 1-0.99 2) 瞬时选择性为 x k1 积分得y k2 Sp dx dy 4.65 3.74 解: =kt k n丄 (n -1)CAO n 1 1 心-1)- k300 M 1 X - 12.6 340 1 x - 3.2 k340 In In k M /3.2 300 M /12.6 1 1 8.314(300 _340) E=29.06 (kJ/mol ) 2 3、气相反应在 4OOK寸的速率式-rA = 3.66PA atm / h ,求kC 4、有一个反应器测其方差 _ 2 2 -1 =112.5min ,t =15min，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在 这个反应器中进行液相反应 A + B T 2R，已知一 rA = kCACB，CAO = CBO = 12mo1 / 1 k =1l / mol min， 求反应器的出口转化率? 解: C 2 2 _112.5 152 = 0.5 分 dCA dt 即 -A CA dC n A CA 钟，求该反应的活化能 E。 2 7 一 :N = 2 N 15 =7.5min 则每个反应器的停留时间为分 分 8 对第一个釜进行物料衡算 C A0 - C A1 * ( A1 ) 1 2 5C 2 -CA1 kC A1 . 1 分 =0 分 解得 CA1 =0.30mol/l 分 同理对第二个釜进行物料衡算 C A1 = C A2 (一 A2 ) - 2 C A2 kC A2、2 分 解得 CA2 =0.144mol/l 分 CA0 - CA2 1-0.144 XA 85.6% CA0 1 kmol/m3, MR =60, CR0 =0,若转化率XA =0.7，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天。求 50C等温操作所需反应器的 有效容积？（用于非生产性操作时间 10=0.75 h ） 解：反应终了时 R 的浓度为 CR =2CA0XA =3.22（kmol /m3） k =9.52 109exp 7448.4 0.92 IL 273 50 1 1 t In 0.92 1-0.7 VCRMR 50000 t to 一 24 、选择题（每题 2 分，共 20 分） 3. _ 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 f = _ C_6、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应 A 2R，一 rA =kCA kmol/m3 h, k=9.52 x 109exp-7448.4/T h -1 , CA0 P.3 t CA0 XA dxA kCA XA dXA 0 1 ln k 1 1 xA 50000 2.06 24 3.22 60 = 22.2(m3) 1. 对于反应aA + bB A pP + SS，则P =_A _ (TA)。 A. P |a| |a| 2. A. B. a C. D. P 对于一非恒容均相化学反应 rdnA Vdt B aA dn B Vdt C. BB，反应产物 dCi rB : dt B 的化学反应速率rB B dCB dt 9 rc - k1CACB -2kCACB2 2 k1CACB k3C A CC k2CC - 2k3CA CC 2k4CD 2k2CA k2CC - k3CA CC k4C D -k4CD 1 In (Q/K2) In (心/KJ In (g/KJ A K1 K2 B K 2 -K1 C K 2 -K1 D 寸 K1 K 2 7. 气一液相反应中的膜内转化系数 在 _ B围内，反应为中等速率的反应。 A. 0.02 B. 0.02 2 D. 2 8. 气固催化反应的内扩散模数 L =LJkvCs /De，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则 L= _ C_ A.厚度 /2 B. R C. R/2 D. R/3 9. 下列不属于 Langmuir 型等温吸附的假定的是_D _ 。 A.均匀表面 B. 吸附机理相同 C. 分子间无作用 D.多分子层吸附 _ 2 10. 全混流流动的 E (t)曲线的方差 b 日= _ C_， A. 0 B. 0 1 C. 1 D. 1 四、分析与推导题(每题 15 分，共 30 分) 1. 某均相反应系统中包括如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系 A+2B L 月 解: 反应C4H 10 2C2H4 + H 2 k = 2.0s 4. 则反应级数 n= B (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 串联反应 A P (目的)- R + S，目的产物 P 的得率 Xp= A 0 nP nP0 np -nP0 np - -n P0 nP n P0 A. nA0 _ n A B. n A0 C. ns - -nso D.nR n RO (A) 1/4 (B) 2/3 (C) - 1/4 (D)- 2/3 6. 一级连串反应 A - P - S 在平推流管式反应器中进行，使目的产物 P 浓度最大时的反应时间topt = _ C 丄C 2A+C卩轆D 10 五、计算题(共 20 分) 有一级不可逆反应 A - P，在 85C时反应速率常数为 3.45X 10-2 min-1,若日产 4X04 Kg 的产品 P,A 和 P 的密度均为 1.25 Kg/I, 今拟在某一间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为 0.5 h,最终转化率为 95%，求： (1) 每批操作所需反应时间？ (2) 若装填系数为 0.75，求反应器的体积？ 解:(1)达到要求的转化率所需的反应时间 X dxA X 11 tr = CA0 0 Af = CA0o A(2)由 PM 二 RT A 二 二 1.33m3/h dxA kCA CA0 0Af dxA kC A0 1 一 (XA k 0 tr 1 1 dxA ln 1-xAf 1 - XA k 1 3.45 102 In 0.05 = 86.83min = 1.45h 每小时A进料量为FA0 4 104 24M p 处理体积V。 A0 CAO FA0M A p 4 104 24 1.25 12 反应器的有效体积VR厂V0tt二V0 tr t 二 1.33 1.45 0.5 二 1.95h 实际反应体积VR二V-二 小 (p 2.59 二 3.45m 0.75
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