反应工程习题答案
化学反应工程练习题解答
第一章习题1有一反响在间歇反响器中进行,经过8min 后,反响物转化掉80%,经过18min 后,转化掉90%,求表达此反响的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确,动力学方程 2在间歇搅拌槽式反响器中,用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯,反响式为:()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反响物配比为:A(mol):B(mol)=1:4.97,反响在100℃下进行。
A 转化率达50%需要时间为24.6min ,辅助生产时间为30min ,每天生产2400kg 醋酸丁酯〔忽略别离损失〕,计算反响器体积。
混合物密度为750kg·m -3,反响器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ,则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3反响(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反响器中15℃下进行。
一次参加反响物料50kg ,其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3,物料密度为1050kg·m -3。
反应工程课后习题参考答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1)反应的选择性;(2)反应器出口气体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),当进入反应器的总原料量为100mol 时,则反应器的进料组成为2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以,反应器出口气体组成为: CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气:%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水: %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应如下:23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下:组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
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积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应:
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应,当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时,其混合气体的氢含量为20%,试求:
(1)(1)此时反应器出口的气体组成。
(2)(2)若这两个反应的动力学方程分别为:
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/(2+4+1.3)=0.2740
27.40
空气
4/(2+4+1.3)=0.5479
54.79
水
1.3/(2+4+1.3)=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA,甲醛的收率为YP,根据(1.3)和(1.5)式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为:
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h,粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得:
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解:是一个流动反应器,其反应速率式可用(2.7)式来表示
化学反应工程课后习题答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1)(1)反应的选择性;(2)(2)反应器出口气体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),当进入反应器的总原料量为100mol设甲醇的转化率为X A,甲醛的收率为Y P,根据(1.3)和(1.5)式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为:n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W)、氧气(n O)和氮气(n N)的摩尔数分别为:n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol所以,反应器出口气体组成为:1. 1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应如下:由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图原料气Bkg/h 粗甲醇Akmol/h100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol )组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 22.9210.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
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1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1)(1)反应的选择性;(2)(2)反应器出口气体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol)CH32/(2+4+1.3)=0.2740 27.40OH空气4/(2+4+1.3)=0.5479 54.79水 1.3/(2+4+1.3)=0.1781 17.81总计 1.000 100.0A P出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为:n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W)、氧气(n O)和氮气(n N)的摩尔数分别为:n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol组分摩尔数(mol)摩尔分率%7.672 6.983CH3OH18.96 17.26HCHOH2O 38.3 34.87CO2 0.7672 0.6983O2 0.8788 0.7999N2 43.28 39.392 反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B→C+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,得由(2.6)式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。
2.6下面是两个反应的T-X图,图中AB是平衡曲线,NP是最佳温度曲线,AM是等温线,HB是等转化率线。
化学反应工程教材课后习题答案-李绍芬-天津大学
0.76 6.1
0.125mol
/
l .h
由(2.6)式可知反应物的水解速率为
rA
dC A dt
0.125mol
/ l.h
2.2 在一管式反应器中常压 300℃等温下进行甲烷化反应:
CO 3H2 CH4 H2O
催化剂体积为 10ml,原料气中 CO 的含量为 3%,其余为 N2,H2 气体,改变进口原料 气流量 Q0 进行实验,测得出口 CO 的转化率为:
0.65 0.04 0.34
1.79
故 CO 的转化速率为
C A0
PA0 RT
0.1013 0.03 8.314 103 573
6.38 104 mol / l
rA
C A0
dX A d (VR / Q0
)
6.38
104
1.79
1.14
103
mol
/
l . min
2.3 已知在 Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为:
解:利用(2.10)式及(2.28)式可求得问题的解。注意题中所给比表面的 单位换算成 m2/m3。
(1)kv bkw 1.13 103 0.0535 60.46kmol / m3 .h
(2)kg
b av
kw
b
b 30 103
kw
1.78 106kmol
/ m2.h
(3)k p
(
1 P
1绪 论
1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:
2CH3OH O2 2HCHO 2H2O 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O
李绍芬《反应工程》课后习题答案
李绍芬《反应工程》课后习题答案1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1) (1) 反应的选择性;(2) (2) 反应器出口气体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/(2+4+1.3)=0.2740 27.40 空气 4/(2+4+1.3)=0.5479 54.79 水 1.3/(2+4+1.3)=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol组分 摩尔数(mol ) 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.391. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应如下:23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol )组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
化学反应工程习题答案__梁斌
习题2.5
CNO
PNO RT
CO 2
PO2 RT
rA
kcCNO2CO 2
kc
PNO RT
2
PO2 RT
kc RT
P P2
3 NO O2
• 反应速率常数的kp值:
kP
kc
RT 3
1.661012
m3
mol s Pa3
• 知识点:化学反应速率常数
习题2.6
• 有一反应,已知下列速率常数:
惰性物料是否存在无关.
习题2.5
• NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反 应,2NO+O2=2NO2,在30℃及1kg/cm2下测得 其反应速率常数为kc=2.65×104 L2/(mol2·s). 如果将速率方程表示为分压的函 数:rA=kppNO2pO2,请问反应速率常数的kp值和单 位是什么?
习题2.7
• CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5
• CA0
CB0
Cp0
t=0
• CA0(1-x) CB0-CA0x Cp0+CA0x CA0x
t=t
rA
dCA dt
k1CA0 (1 x)(CB0
CA0 x) k2 (Cp0
CA0 x)CA0 x
rA
dCA dt
RgT
RT
rA kCA 0.0063(mol /(m3 s)) rp 0.5kCA 0.00314(mol /(m3 s))
• 知识点: 反应速率: • Arrhenius law:
(rA
)
dC A dt
E k k0 exp( RT )
习题2.3
化学反应工程练习题解答
第一章习题1 有一反应在间歇反应器中进行,经过8min 后,反应物转化掉80%,经过18min 后,转化掉90%,求表达此反应的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确,动力学方程2 在间歇搅拌槽式反应器中,用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯,反应式为:()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为:A(mol):B(mol)=1:4.97,反应在100℃下进行。
A转化率达50%需要时间为24.6min,辅助生产时间为30min,每天生产2400kg醋酸丁酯(忽略分离损失),计算反应器体积。
混合物密度为750kg·m-3,反应器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ,则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。
已知一次加入反应物料50kg ,其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol ·m -3,物料密度为1050kg ·m -3。
化学反应工程习题及答案
题目:全混流连续操作反应器,反应器内温度、浓度处处均匀一致,故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案:错题目:相同条件下,分别用下列反应器处理物料,比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器(V R1)②四个体积相同的全混流反应器串联(V R2)③两个体积相同的全混流反应器串联(V R3)④平推流反应器(V R4)则(V R4)>(V R2)>(V R3)>(V R1)正确答案:错题目:设备放大,造成微元停留时间分布和返混程度改变,放大时反应结果恶化。
正确答案:对题目:生产能力是相同条件下,单位时间、单位反应器体积所能获得的(产物量),或完成相同生产任务,所需反应器的(体积)。
题目: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。
题目:釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装置)等。
题目:手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。
题目:釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小),传热介质压力(较低)的情况。
题目:基元反应的级数即为化学反应式的(计量系数),对非基元反应的级数通过(实验)确定。
题目:单一反应利用(转化率)可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目:间歇反应,只要C AO相同,无论处理量多少,达一定(转化率)每批所需的(反应时间)相同。
题目:对同一反应在相同条件下,达到相同转化率,全混釜反应器所需有效体积(最大),平推流反应器所需有效体积(最小),多釜串联全混釜所需有效体积(介于其间)。
题目:一级不可逆反应,其反应速率方程为(-r A =kC A a ),反应时间与转化率的关系为(kt )x 11ln(A =-)。
题目:复合反应动力学为由两个以上(化学反应计量式)或(动力学方程式)表示的化学反应过程。
题目: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。
化学反应工程习题库(计算题举例及详细解答))
a
Kp
p H 2 pO 2
0.5
p H 2O
令k1 k1 K p b0,O2 K p
a
, k2 k2
b
0.5
0,O2
K p ;由实验测得 a 0.5, 最后可得
0.5
a
p H 2O r k1 pCO p H2
pH2 k 2 pCO p H 2O
x Af ,c x Af , f c A0 e 2k e2 0.135kmol/ m3 , x A,e x A, f 0.865
(g)平推流反应器与全混流反应器并联,
c Af , g
c A0 1 1 1 (c A0 e 2 k ) e 2 0.234 , x A, g 0.776 2 1 2k 2 3
60 0.62m 3 960 368 0.496 m 3 740
该反应为液相反应,反应过程中体积比不变,且每次投料体积为:
3 V 0.0625 0.496 0.559m
计算结果表明,转化率从0.9提高到0.99,反应时间从 4.81h延长到52.9h,说明大量反应时间花在高转化率。
9.纯苯氯化为串联反应,生成物为一氯苯,副产物为二氯苯反应方程式为
1 bN 2 p N 2 bNH 3 p NH 3
3
0.5 1.5 1 bN 2 PN 2 bNH 3 k p PN PH 2 2
2.Temknh等提出铁催化剂上氨合成反应为下列步骤所组成 3 式中X代表活性位。若过程 NX H 2 NH 3 X N 2 2 X 2 NX
《化学反应工程》课后习题答案
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试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解:是一个流动反应器,其反应速率式可用(2.7)式来表示
故反应速率可表示为:
用XA~VR/Q0作图,过VR/Q0=0.20min的点作切线,即得该条件下的dXA/d(VR/Q0)值α。
VR/Q0min
0.12
0.148
(1)可逆反应可逆反应
(2)放热反应吸热反应
(3)M点速率最大,A点速率最小M点速率最大,A点速率最小
(4)O点速率最大,B点速率最小H点速率最大,B点速率最小
(5)R点速率大于C点速率C点速率大于R点速率
(6)M点速率最大根据等速线的走向来判断H,M点的速率大小。
2.7在进行一氧化碳变换反应动力学研究中,采用B106催化剂进行试验,测得正反应活化能为 ,如果不考虑逆反应,试问反应温度是550℃时的速率比反应温度是400℃时的速率大多少倍?
剩余的三甲基苯量:33.33×(1-0.8)=6.666kmol
氢气含量为:20kmol
故出口尾气组成为:三甲基苯6.666%,氢气20%,二甲基苯6.654%,甲烷46.67%,甲基苯20.01%。
(2)(2)由题给条件可知,三甲基苯的出口浓度为:
2.11在210℃等温下进行亚硝酸乙脂的气相分解反应:
1001042b9554a联立ab两个方程解之得a2691kmolhb7852kgh反应后产物中co摩尔流量为fco01549a938b281000将求得的ab值代入得fco4431kmolhco的全程转化率为co0cococo0268244352682由已知循环气与新鲜气之摩尔比可得反应器出口处的co摩尔流量为co01000268272100015491384kmolh所以co的单程转化率为co0cococo0268244351384产物粗甲醇所溶解的co2coh2ch4和n2总量982938176214538b002848bkmolh1000粗甲醇中甲醇的量为bdx甲mm7852002848b08915322125kmolh所以甲醇的全程收率为y总212526827924甲醇的单程收率为y单212513841536反应动力学基础21在一体积为4l的恒容反应器中进行a的水解反应反应前的含量为1223重量混合物的密度为1gml反应物a的分子量为88
《化学反应工程》课后习题答案
5.16 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.88
(4)两个0.25m3的PFR 串联
VR V0
CA0
dx xA1
A
0 k CA21
CA0
dx xA2
A
k C xA1
2 A2
0.25 7.14 10 3
35 min
xA1 dxA xA2 dxA 4.35
35kCA0
3517.4106 7.14103 4.35
4.35 9.7xA1 4.35 xA21 0; xA1 0.62
xA2 0.62 (1 xA2 )2
4.35
4.97 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.80
(2)一个0.25m3的CSTR,后接一个0.25m3的PFR
(1 xAfp )
(2)CSTR k xAfc
(1 xAfc )
(1) (2)
操作条件不变,等体积反应器,则
k xAfc ln 1 ln 1 2.303
(1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
xAfc
2.303 3.303
0.697
习题3-4解答
3-7 已知: A P rA kCACP ; CP0 0 k 10 2 m3 /(kmol s); V0 0.002 m3 / s
CA0 2kmol / m3; 问xA 0.98时,
下列各种情况下的反应体积。
解: (1)单个PFR
根据
VR V0
CA0
xA dxA 0 rA
VR2 331 .63(s); V0
化学反应工程_习题集(含答案)
《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462-1,又知初始浓度为0.1mol.dm-3,则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1%时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1%时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时,温度每增加1K,反应速率常数增加的百分数约是___。
A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。
A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用,下列叙述中不正确的是_ 。
化学反应工程习题及解
化学反应工程1、有如下平行反应:R B A k−→−+1(主反应) R B A R C C C k r 1=S B A k −→−+2 (副反应) B A S C C k r 2=(1) 若采用间歇操作,试选择合适的加料方式; (2) 若采用连续操作,试选择用合适的反应器型式;(3) 若主、副反应的活化能分别为30和20,反应温度宜高还是宜低? 解: R S R P C k k r r S 21==(1) 若用间歇操作,应采用向事先含R 的BR 中同时加入A 、B 物料; (2) 若用连续操作,应选用CSTR ,A 、B 同时连续加入; (3) ∵ E 1 〉E 2,∴反应温度宜高。
(∵温度升高,有利于活化能高的反应)2、在一等温操作的间歇釜式反应器中,进行某一级液相反应A →R ,13分钟后,反应物转化率为70%,若让此反应在PFR 或CSTR 单釜中进行,为达到相同转化率,所需的空时和平均停留时间分别为多少? 解: 11111lnln 0.0926min 11310.7A k tx -===--(1) PFR : 113min t τ-== (2) CSTR : 0.725.20min (1)0.0926(10.7)A A x t k x ===-⨯-3、1、有下列反应:C 2H 4 的二聚反应,反应温度为200℃,反应活化能mol kJ E /9.156=,为使反应速率提高一倍,计算所需提高的温度为多少? 解:反应速率提高一倍,即212=k k21122211ln()15690011ln 2()481.568.314473.158.4k E k R T T T K T T C=-=-⇒=∆=︒提高温度为8.4C ︒4、在一反应体积为3 m 3的连续釜式反应器中等温进行下列液相反应:h C h C A A ⋅=−→−⋅=−→−+32Q 3P kmol/m 2.0r Q 2A kmol/m 6.1r P B Ar P 及r Q 分别为产物P 及Q 的生成速率,P 为目的产物。
(完整版)反应工程总复习题(答案)
(完整版)反应⼯程总复习题(答案)化学反应⼯程试题答案⼀、单选题:(共60⼩题,每题0.5分)1、化学反应⼯程是研究如下问题的学科:(A)A、化学反应器⼯程问题B、化⼯单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应⼯程研究的对象是:(A)A、化学反应器B、单元操作C、化⼯流程D、化学⼯艺3、连续操作的反应器的独⽴变量为(C)A、浓度B、反应时间C、反应器体积⼤⼩4、理想混合的间歇反应器的独⽴变量为(B)A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独⽴变量是:(C)A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括:(A)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(D)A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(D)A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件:(A)A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某⼀操作点是稳定的定常态操作点,则该操作状态具有的特点是:(C)A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进⾏⼀级不可逆反应,最多可以有⼏个定常态操作点?(D)A、0B、1C、2D、3E、412、对于反应级数⼤于零的反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(C)A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于⾃催化反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成⽴的:(B )A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率⼤于放热速率C 、移热速率⼩于放热速率15、对于级数⼤于零的⾃催化反应,其动⼒学线(()A A x ~r 1-)⼀般存在⼀个极值,下述情况哪种容积效果最⾼?(D )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数⼩于零的反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(A )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应,下述哪种操作⽅式的容积效果最⾼?(A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进⾏恒温、恒压等分⼦⽓相反应时,空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(A )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器⼤⼩之间下述说法哪些正确?(B )A 、与反应器⼤⼩有关B 、与反应器⼤⼩⽆关C 、不确定22、在对间歇反应器进⾏设计时,反应器体积⼤⼩与下述哪个因素有关?(B )A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差98.02=θσ,则反应器可近视为:(B )A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差02.02=θσ,则该反应器可近视为:A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,⼀般情况下当Bε过⼤时,会导致流体如下现象产⽣:(B)A、床层压降变⼤B、沟流现象C、床层热点26、采⽤平推流和全混流反应器进⾏任意级数的反应,若反应空时相等,则平推流反应器出⼝转化率与全混流反应器的出⼝转化率之间的⼤⼩关系:(C)A、总是⼤于B、总是⼩于C、不能确定27、若脉冲法测得⼀反应器存在流体质点停留时间分布,则:(C)A、⼀定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、若⽓固多相催化反应为内扩散过程所控制,可以通过下述哪种⽅法措施减⼩内扩散对反应速度的影响:(B)A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径29、若⽓固多相催化反应为外扩散过程所控制,可以通过下述哪种⽅法措施减⼩外扩散对反应速度的影响:(C)A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径30、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、提⾼流体线速度B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径31、若⽓固多相催化反应器内存在壁效应现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(C)A、增⼤催化剂粒径B、减⼩反应器直径C、增⼤反应器直径32、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、增⼤催化床层直径B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径33、当分⼦扩散的平均⾃由程⼤于催化剂微孔直径时,分⼦在微孔中的扩散为:(A)A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散34、当分⼦扩散的平均⾃由程⼩于催化剂微孔直径时,分⼦在微孔中的扩散为:(B)A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与催化剂的颗粒直径有关,当颗粒直径增⼤时,内表⾯利⽤率:(B)A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与反应温度有关,反应温度提⾼,内表⾯利⽤率:(A)A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,⾼温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,中温区交点具有如下特征:(B)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,低温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0,则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲⽰踪法测得的实验数据计算得⽅差2θ为:(A)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流;a、b、c、d代表四个操作点;L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线,则曲线L1代表的含义为:(B)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线42、如上图,曲线L2代表的含义为:(A)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线43、如上图,曲线L3代表的含义为:(C)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线44、如上图,a点的转化率与d点的转化率之间的关系为:(B)A、x a>x dB、x aC、x a=x d45、如上图,b点与c点之间存在如下关系:(C)A 、x b >x cB 、x bC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度:(C )A 、越⼤B 、越⼩D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度:(B )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变D 、不确定48、移热速率⼤于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的:(B )A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?:(B )A 、提⾼线速度B 、提⾼床层空隙率C 、提⾼催化剂的⽐表⾯积50、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越⼤,则梯尔模型值越⼤,内扩散影响程度越则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变51、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越⼤,催化剂颗粒的有效系数则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变52、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若反应物在粒内有效扩散系数越⼤,催化剂颗粒的有效系数则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变53、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若所进⾏的化学反应速率越快,催化剂颗粒的有效利⽤系数则:(B )A 、越⼤B 、越⼩54、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种说法是合理的:(B )A 、返混程度⼤的优于返混程度⼩的B 、返混程度⼤的劣于返混程度⼩的C 、相同55、在⼀定温度下达到定常态的⽓固多相催化反应,粒外扩散速率总是粒内化学反应速率:(C)A、⼤于B、⼩于C、等于56、对于多段绝热固定床反应器,采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了(A)A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、若⽓固多相催化反应速率被内扩散所控制,则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为:(C)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS58、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制,则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为:(A)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所⽰,在图中A-H各点中:反应速率为零的点为:(A)(A)A和B和C (B)D和E和F (C)G和H60、如上图,在D、E、F三点中,反应速率由⼤到⼩的顺序为:(A)(A)D>E>F (B)D⼆、多选题(共20⼩题,每题1分)1、⼀个反应器的特性⼀般从如下哪⼏个⽅⾯进⾏描述?(BCE)A、体积⼤⼩B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括:(BC )A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时,下列哪些说法是正确的:(BC )A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零4、在对间歇反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(AB )A 、流⼊量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括:(AC )A 、瞬间理想混合B 、返混程度最⼩C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括:(BD )A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为空间7、其⼀级不可逆反应在CSTR 中进⾏时可能有1⾄3个定常态操作点,则稳定的操作点可能有⼏个?(ABC )A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种⽅式来有效消除固定床反应器的壁效应现象:(BC )A 、增⼤催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增⼤反应器直径D 、提⾼反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,⼀般情况下当B ε过⼤或床层填充不匀时,会导致流体产⽣:(ABC )A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(AB )A 、减⼩催化剂粒径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤反应器直径11、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(AB )A 、增⼤催化床层直径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤催化剂粒径12、⽓固多相催化反应本征动⼒学的推导⼀般涉及到下列哪些项?(ACD )A 、表⾯吸附B 、内扩散C 、表⾯反应D 、表⾯脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?:(BC )A、提⾼流体线速度B、减少流体线速率C、提⾼床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出⼝转化率时可采⽤NANNkx+-=τ111公式进⾏计算,该公式必须满⾜三个条件,它们是:(ABD)A、各釜温度⼀致B、各釜体积相同C、⼀级可逆反应D、⼀级不可逆反应15、如图所⽰ABC为某可逆放热⽓-固相催化反应的平衡曲线,DEF为最佳温度曲线,则反应速度为零的点包括:(be)a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反应器,采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了:(AB)A、消除轴向温度梯度B、提⾼反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种做法是合理的:(BC)A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提⾼⽓固多相催化反应催化剂的有效利⽤系数的⽅法包括如下哪⼏项?(ACD)A、提⾼反应温度B、增⼤催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制,且所进⾏的催化反应为快反应,C AG代表主体浓度,C AS代表催化剂颗粒外表⾯浓度,下⾯的哪⼏项是合理存在的?(AC)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选⽤的反应器包括:(ABD)A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题(共20⼩题,每题0.5分)1、装置结构、尺⼨、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等,从⽽改变反应的动⼒学特性。
反应工程总复习题集(答案解析)
化学反应工程试题答案一、单选题:(共60小题,每题0.5分)1、化学反应工程是研究如下问题的学科:(A)A、化学反应器工程问题B、化工单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应工程研究的对象是:(A)A、化学反应器B、单元操作C、化工流程D、化学工艺3、连续操作的反应器的独立变量为(C)A、浓度B、反应时间C、反应器体积大小4、理想混合的间歇反应器的独立变量为(B)A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是:(C)A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括:(A)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零:(D)A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零:(D)A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件:(A)A 、移热速率大于放热速率B 、移热速率小于放热速率C 、移热速率等于放热速率10、若CSTR 的某一操作点是稳定的定常态操作点,则该操作状态具有的特点是: (C )A 、移热速率大于放热速率B 、移热速率小于放热速率C 、移热速率等于放热速率11、在CSTR 中进行一级不可逆反应,最多可以有几个定常态操作点? (D )A 、0B 、1C 、2D 、3E 、412、对于反应级数大于零的反应,下述情况哪种容积效果最高? (C )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR13、对于自催化反应,下述情况哪种容积效果最高? (A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环比下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成立的: (B )A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率大于放热速率C 、移热速率小于放热速率15、对于级数大于零的自催化反应,其动力学线(()AA x ~r 1-)一般存在一个极值,下述情况哪种容积效果最高? (D )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数小于零的反应,下述情况哪种容积效果最高? (A )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应,下述哪种操作方式的容积效果最高? (A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环比下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确? (C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确? (C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进行恒温、恒压等分子气相反应时,空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确? (A )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器大小之间下述说法哪些正确? (B )A 、与反应器大小有关B 、与反应器大小无关C 、不确定22、在对间歇反应器进行设计时,反应器体积大小与下述哪个因素有关? (B )A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差98.02=θσ,则反应器可近视为: (B )A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差02.02=θσ,则该反应器可近视为:(A )A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,一般情况下当Bε过大时,会导致流体如下现象产生: (B )A 、床层压降变大B 、沟流现象C 、床层热点26、采用平推流和全混流反应器进行任意级数的反应,若反应空时相等,则平推流反应器出口转化率与全混流反应器的出口转化率之间的大小关系:(C )A 、总是大于B 、总是小于C 、不能确定27、若脉冲法测得一反应器存在流体质点停留时间分布,则: (C )A 、一定存在返混B 、不存在返混C 、不能确定28、若气固多相催化反应为内扩散过程所控制,可以通过下述哪种方法措施减小内扩散对反应速度的影响:(B)A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径29、若气固多相催化反应为外扩散过程所控制,可以通过下述哪种方法措施减小外扩散对反应速度的影响:(C)A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径30、若气固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、提高流体线速度B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径31、若气固多相催化反应器内存在壁效应现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(C)A、增大催化剂粒径B、减小反应器直径C、增大反应器直径32、若气固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径33、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时,分子在微孔中的扩散为:(A)A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散34、当分子扩散的平均自由程小于催化剂微孔直径时,分子在微孔中的扩散为:(B)A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利用系数η与催化剂的颗粒直径有关,当颗粒直径增大时,内表面利用率:(B)A、增大B、减小C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利用系数η与反应温度有关,反应温度提高,内表面利用率:(A)A、增大B、减小C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,高温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,中温区交点具有如下特征:(B)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,低温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0,则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差2θ为:(A)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流;a、b、c、d代表四个操作点;L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线,则曲线L1代表的含义为:(B)A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线42、如上图,曲线L2代表的含义为:(A)A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线43、如上图,曲线L3代表的含义为: (C )A 、平衡温度线B 、最优温度线C 、动力学曲线44、如上图,a 点的转化率与d 点的转化率之间的关系为: (B )A 、x a >x dB 、x a <x dC 、x a =x d45、如上图,b 点与c 点之间存在如下关系: (C )A 、x b >x cB 、x b <x cC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度: (C )A 、越大B 、越小C 、不变D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度: (B )A 、越大B 、越小C 、不变D 、不确定48、移热速率大于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的: (B )A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降P ∆: (B )A 、提高线速度B 、提高床层空隙率C 、提高催化剂的比表面积50、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值(ev s D k R =φ)的大小来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越大,则梯尔模型值越大,内扩散影响程度越则:(A )A 、越大B 、越小C 、不变51、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值(ev s D k R =φ)的大小来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越大,催化剂颗粒的有效系数则: (A )A 、越大B 、越小C 、不变52、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值(ev s D k R =φ)的大小来判断内扩散的影响程度,若反应物在粒内有效扩散系数越大,催化剂颗粒的有效系数则: (A )A 、越大B 、越小C 、不变53、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值(ev s D k R =φ)的大小来判断内扩散的影响程度,若所进行的化学反应速率越快,催化剂颗粒的有效利用系数则: (B )A 、越大B 、越小C 、不变54、为了提高级数相对较高的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种说法是合理的:(B )A 、返混程度大的优于返混程度小的B 、返混程度大的劣于返混程度小的C 、相同55、在一定温度下达到定常态的气固多相催化反应,粒外扩散速率总是 粒内化学反应速率: (C )A 、大于B 、小于C 、等于56、对于多段绝热固定床反应器,采用段间换热装置的目的主要是为了 (A )A 、消除轴向温度梯度B 、消除径向温度梯度C 、消除轴向浓度梯度D 、消除径向浓度梯度57、若气固多相催化反应速率被内扩散所控制,则反应物气相主体浓度C AG 与催化剂颗粒外表面浓度C AS 之间的关系为: (C )A 、C AG 大于C ASB 、C AG 小于C AS C 、C AG 等于C AS58、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制,则反应物气相主体浓度C AG 与催化剂颗粒外表面浓度C AS 之间的关系为: (A )A 、C AG 大于C ASB 、C AG 小于C AS C 、C AG 等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所示,在图中A-H各点中:反应速率为零的点为:(A)(A)A和B和C (B)D和E和F (C)G和H60、如上图,在D、E、F三点中,反应速率由大到小的顺序为:(A)(A)D>E>F (B)D<E<F (C)无法确定二、多选题(共20小题,每题1分)1、一个反应器的特性一般从如下哪几个方面进行描述?(BCE)A、体积大小B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括:(BC)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时,下列哪些说法是正确的:(BC)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零4、在对间歇反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零: (AB )A 、流入量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括: (AC )A 、瞬间理想混合B 、返混程度最小C 、出口物料参数与器内相同D 、独立变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括: (BD )A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出口物料参数与器内相同D 、独立变量为空间7、其一级不可逆反应在CSTR 中进行时可能有1至3个定常态操作点,则稳定的操作点可能有几个? (ABC )A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种方式来有效消除固定床反应器的壁效应现象: (BC )A 、增大催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增大反应器直径D 、提高反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,一般情况下当B ε过大或床层填充不匀时,会导致流体产生: (ABC )A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若气固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良: (AB )A 、减小催化剂粒径B 、改善床层空隙率均一C 、增大反应器直径11、若气固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良: (AB )A 、增大催化床层直径B 、改善床层空隙率均一C 、增大催化剂粒径12、气固多相催化反应本征动力学的推导一般涉及到下列哪些项? (ACD )A 、表面吸附B 、内扩散C 、表面反应D 、表面脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降P ∆: (BC )A 、提高流体线速度B 、减少流体线速率C 、提高床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出口转化率时可采用N AN N k x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=τ111公式进行计算,该公式必须满足三个条件,它们是: (ABD )A 、各釜温度一致B 、各釜体积相同C 、一级可逆反应D 、一级不可逆反应15、如图所示ABC 为某可逆放热气-固相催化反应的平衡曲线,DEF 为最佳温度曲线,则反应速度为零的点包括: (be )a 、C-Fb 、A-Bc 、D-Ed 、Ge 、C16、对于多段绝热固定床反应器,采用段间换热装置的目的主要是为了: (AB )A 、消除轴向温度梯度B 、提高反应器容积效率C 、消除轴向浓度梯度17、为了提高级数相对较高的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种做法是合理的:(BC )A 、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提高气固多相催化反应催化剂的有效利用系数的方法包括如下哪几项?(ACD)A、提高反应温度B、增大催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制,且所进行的催化反应为快反应,C AG代表主体浓度,C AS代表催化剂颗粒外表面浓度,下面的哪几项是合理存在的?(AC)A、C AG大于C ASB、C AG小于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选用的反应器包括:(ABD)A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题(共20小题,每题0.5分)1、装置结构、尺寸、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等,从而改变反应的动力学特性。
化学反应工程梁斌习题答案
化学反应工程(梁斌)习题答案化学反应工程是研究和优化化学反应过程的学科,涉及到反应的热力学、动力学、传质和传热等方面。
在化学工程中,反应工程是一个非常重要的环节,它直接关系到产品质量、产量和能源消耗等方面。
下面是一些化学反应工程的习题及其答案:1. 对于以下反应:A → B + C,饱和蒸汽中的A浓度为0.1 mol/L。
在一连续流动反应器中,反应速率常数k为0.02 min^-1。
求当反应器长度为10 m时,反应程度的变化。
答案:反应程度可以通过反应物的浓度变化来表示。
根据连续流动反应器的质量平衡方程,可以得到:dC/dL = -kCA其中,C为B的浓度,L为反应器长度,CA为A的浓度。
将该方程进行积分,得到:∫dC/C = -k∫dLln(C/C0) = -kL其中,C0为初始反应物A的浓度。
代入相关数值,可以得到反应程度随反应器长度的变化。
2. 某一反应的活化能为50 kJ/mol,温度升高10 K时,反应速率增加2倍。
求该反应在298 K时的速率常数。
答案:根据阿累尼乌斯方程,可以得到:k1/k2 = exp[(Ea/R) * (1/T2 - 1/T1)]其中,k1和k2分别为温度T1和T2下的速率常数,Ea为活化能,R为气体常数。
代入相关数值,可以求得该反应在298 K时的速率常数。
3. 某一反应的反应速率方程为r = kCACB。
当CA = 0.1 mol/L,CB = 0.2 mol/L时,反应速率为0.05 mol/(L·min)。
求该反应的速率常数。
答案:根据反应速率方程,可以得到:r = kCACB代入相关数值,可以求得该反应的速率常数。
化学反应工程课后习题答案.
1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1) (1) 反应的选择性;(2) (2) 反应器出口气体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应如下:23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol )组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
化学反应工程习题答案
1.质量传递、热量传递、动量传递2.分批式操作、连续式操作、半分批式3.反应速率4.22/112]1)/[(+KKCA、211KK5.主反应、副反应6.提高温度7.平均停留时间、反应时间、空时8.反应器的有效容积、进料流体的容积流速9.)()1(ln)(2'112AARAACCEkCEkREEχχ+---10.零、最大选择1. B2. C3. A4. C5. A6. B7. B8. D9. B 10. D简答1.参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。
2.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。
3.对于平行反应ARTEEARTERTESRRCekkCekekrrS12212010/20/10---===,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。
4. 空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。
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。
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。
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。
5.反应物料一次性投入反应器内,在反应过程中,不再向器内投料,也不出料,待达到反应要求的转化率后,一次性出料,每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和,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。
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化学反应工程习题(第五章)5.1乙炔与氯化氢在HgCl 2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应2223C H HCl C H Cl +↔()A ()B ()C其动力学方程式可有如下种种形式:(1) 2(/)/(1)A B C A A B B C C r p p p K K p K p K p κ=-+++ (2) /(1)(1)A B A B B B C C A A r K K p p K p K p K p κ=+++ (3) /(1)A A B A A B B r K p p K p K p κ=++(4) /(1)B A B B B C C r K p p K p K p κ=++试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
解:(1) A A σσ+↔B B σσ+↔A B C σσσσ+↔+ (控制步骤) C C σσ↔+(2) 11A A σσ+↔22122111B B A BC C C σσσσσσσσ+↔+→+↔+(控制步骤) (3) A A σσ+↔B B σσ+↔A B C σσ+→+ (控制步骤)(4) B B σσ+↔A B C σσ+→ (控制步骤) C C σσ↔+经验:①看分母,含有哪些物质的吸附平衡常数,可以确定哪些物质有吸附或脱附过程;②看分母,含有几个式子相乘,就有几个活性中心参与反应,式子相同,说明活性中心相同,式子不同,说明活性中心不同; ③看分子,含有哪些物质的吸附平衡常数,可以推出哪些物质与活性中心吸附后参与了控制步骤的反应;④看分子,有“-”号,说明控制步骤为可逆反应,反之则为不可逆反应。
5.2 在Pd-Al 2O 3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为 243222321C H CH COOH O CH COOC H H O 2++↔+实验测得的初速率数据如下[功刀等,化工志,71,2007(1968).] 115℃, AcOH 200p mmHg =,292O p mmHg =。
24()C H p mmHg70 100 195 247 315 4655010(/)r mol hr g ⨯⋅催化剂3.94.4 6.0 6.6 7.255.4注:1mmHg=133.322Pa 如反应机理设想为2424242422423223232222O ()O O+AcOH AcOH C H C H AcOH C H HC H OAc O O HC H OAc O C H OAc H C H OAc C H OAc H H σσσσσσσσσσσσσσσσ+↔+↔+↔++↔+→+↔+↔控制步骤试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。
解: 243222321C H CH COOH O CH COOC H H O 2++↔+ (A ) (B ) (C ) (E ) (F )A A A V K P θθ=B B B V K P θθ=C Vθ=1D s A B A B V k K K P P θθ= E E E VK P θθ= F F F V K P θθ=2D C 102''22323()()V s A AA A r k K P P r K K P K K P θθθ======++=''23A K K P +24()C H p mmHg70 100 195 247 315 4655010(/)r mol hr g ⨯⋅催化剂3.94.4 6.0 6.6 7.255.4310- 1.34 1.51 1.80 1.93 2.08 2.93A P 作图,基本上为一直线。
∴上述数据与反应速度式基本符合。
5.3某反应A R S −−→+,其动力学方程式为 (/)/(1)A A A R S A A R R r kK p p p K K p K p -=-++试导出平推流式的等温积分反应管中转化率X A 与W/F AO 的关系式。
解:设总压不变且0000(0)A R S p p p p p ==== 2111A δ-== 000(1)(1)(1)1(1)(1)A A A A A A A A A A A A p x x x p p p y x x x δ---===+++同理: 1AR s Ax p p p x ==+ 将各p 值代人题中给出的动力学方程式,并简化得:222(1)/()A r a x bx cx d -=-++式中: 21p a k =+1()/R A A b K K kK p=+- 2()/R A c K kK p =+ 1()/A A d K kK p=+ A x x =并设A r -是以单位床层体积为基准的,反应管中堆积密度为B p 。
22222220000111ff f x x x A BW x x d b dx c dx d dx F a x a x a x ρ=++---⎰⎰⎰ 2200000222112121121211ln ln(1)212f f f f f x x x x x f f ff b x b x x d d dx dx c dx dx dxa ax a ax a x ax axax b d c a x bx a ax a=-+++-+--+++=----⎰⎰⎰⎰⎰5.4在200℃下,苯在Ni 催化剂上加氢。
已知催化剂微孔的平均孔径4.0mm ,求总压分别为0.1Mpa 及3.5MPa 下氢的扩散系数。
解:由陈甘棠(81版)表5.3-4查得:266:/59.7:/412.3H k C H k ξξ== 102.827105.349mσσ-=⨯=设本系统可由苯与氢的二组分系统代表,则由(5.3-62)及(5.3-63)式,得:1/21/211()(2.827 5.349) 4.08822()(59.7412.3)157.0AB A B ABA B k kσσσξξξ=+=+===⨯=故: /473/157.030.1AB kT ξ==由表5.3-3查得: 0.9483AB Ω=代入(5.3-61)式:2663/22211()0.8602.01678.110.001858(473)/(4.088)(0.9483)H C H D cm s p p -+==当p=0.1MPa=1atm 时 266220.860/0.860/1H C H D cm s cm s -== 当p=3.5MPa=35atm 时 266220.860/0.02457/35H C H D cm s cm s -== 至于努森扩散则由(5.3-65)式计算,它与总压是无关的。
1/224739700(0.4)()59431.5/2.016K D cm s == 由此可知,由于孔径较大,努森扩散的影响可以忽略。
解法2:由于孔径4mm 很大,因此直接用分子扩散的公式(参考朱炳晨的书)5.5 异丙苯在催化剂上裂解而生成苯,如催化剂为微球状,d p =0.4cm ,ρp =1.06g/cm 3, εp =0.52, S g =350m 2/g ,求在500℃,0.1Mpa 时,异丙苯的微孔中的有效扩散系数。
设已知微孔的曲折因子τ=3,异丙苯-苯的分子扩散系数为0.155cm 2/s 。
解: 742220.52 2.8101.0635010g ggp gV a cm S S ξρ-⨯====⨯⨯⨯ 孔径很小属努森扩散区:73232333250027397009700 2.810 6.8910/120116.6010/111/1/0.1556.89100.52 6.6010 1.1410/3k k k ABD e D cm s D cm s D D D D D cm sξτ------+==⨯⨯=⨯===⨯≈++⨯⨯⨯===⨯迷宫因子是催化剂中的一种加速或者减弱催化的酶的催化系数,这个系数决定了催化的速度。
5.6兹有直径为0.2cm 高0.2cm 及直径为0.8cm 高0.8cm 的两种催化剂粒子分别在等温的管中进行测试,填充体积为150cm 3,床层空隙率0.40,所用气体流量均为3cm 3/s ,粒子孔隙率均为0.35,迷宫因子0.20,反应为一级不可逆,对直径为0.2cm 催化剂,达到的转化率为66%,而对直径为0.8cm 的催化剂则为30%,如气体密度不变,问: (1)这两种床层催化剂有效系数是多少? (2)气体真实的扩散系数为多少? 解:(1)设等比表面当量球半径R p1, R p2:22224222423p P R R R R R R R πππππ⨯+⨯=⨯ ,故P R R = ∴ 110.2/20.1P R R cm ===,220.8/20.4P R R cm ===, 120.10.250.4P P R R == 一级反应催化剂有效系数与浓度无关,分别设为η1,η2'00'0011ln (1)1AfAf x x pA A v A Af v Af Adx dx c c k c x k x r τηη===---⎰⎰ 式中'A r -,'p τ均以催化剂粒子体积为基准:'211ln1.07910.66p k τη==-, '221ln 0.35710.3p k τη==-121212/ 3.02//0.25P P R R ηηϕϕ=⎧⎨==⎩ 根据式(5.3-91)计算,311()tan ss sηϕϕϕ=-,用试差法求得: 1 3.29ϕ= 213.16ϕ= 10.637η= 20.211η= 此算法均是将圆柱子化作当量球形求解。
(2)'11.079v p k τη=(或'20.357p τη) '0(1)1500.630()3R p V s V ετ-⨯=== 21.0795.6510(1/)300.637v k s -==⨯⨯由式(5.3-78)222521215520.1 5.6510 5.2210/3.2920.2 5.22102.9810/0.35P ve e pR k D cm sD D cm sϕτε----⨯⨯===⨯⨯⨯===⨯5.7 某组分A 在540℃下的催化剂上反应,其速率式为132()8.3610A A r p --=⨯ /m o l s g ⋅催化剂φA 的单位为Pa 。
如催化剂颗粒的密度为0.8g/cm 3,当量直径为0.3cm ,颗粒外表面上A 的分压为p A,s =1.2×104Pa ,A 的组分在粒内的扩散系数为0.020cm 2/s,求催化剂的有效系数。
解:用浓度表示时 13222()8.3610()A p A v Ar RT c k c ρ--=⨯= 故:1322528.3610(0.80)(8.314813) 3.055610v A Ak c c --=⨯⨯=⨯ 又R=0.3cm 代入(5.3-77)0.01562s φ==== 于是从图5.3-11中查得:η=0.91。