反应工程第三章试题

化学反应工程

第三单元 釜式反应器试题

一、填空题

1、若i 为反应物，i ℜ为 负 (正或负)；反应产物的i ℜ则为 正 (正或负).

2、如果采用间歇操作，无物料的输入与输出，即00==Q Q

3、由于间歇反应器是分批操作，其操作时间系由两部分组成：一是：反应时间 二是： 辅助时间

4、某间歇反应器，进行一级不可逆反应

OH H C COONa CH NaOH H COOC

CH 52352

3+→+,反应速率常数等于1

2-S

，要求

最终转化率达到95%时，所需反应时间为 1.5s

5、单位时间内处理的反应物料的体积为0Q ，反应时间为t ,辅助时间为0t ，则间歇反应器的反应体积为)(00t t Q V r +=

6、设在等温间歇釜式反应器中进行下列平行反应

A

Q A p c k r Q A c k r P A 21),(),(=→=→副主，其两种反

应产物的浓度与两个反应速率常数之间的关系是

2

1k k c c Q

P =

7、对于反应A A c r P A 6.1,=→，且该反应在连续釜式反应器中进行，单位时间内处理的原料量Q=4L/h,原料组成0A c =2mol/L,则当最终转化率达到80%时的反应体积为 10L ,空时为 2.5h 。

8、对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积 减小 ，转化速率随转化率的增加而 降低 ，总反应体积 小于 单釜体积。对于反常动力学，转化速率随转化率的增加而 增加 ，总反应体积 大于 单釜体积。

9、针对瞬时选择性系随转化率的增加而单调下降的情况，不同操作方式的釜式反应器，如：间歇釜、多个连续釜串联、单一连续釜等，相同的最终转化率下最终收率的大小次序为间歇釜>多个连续釜串联>单一连续釜。

10、在相同的反应温度下，间歇釜式反应器的最大收率总是大于连续釜式反应器

的最大收率。 二、选择题

1、在等温间歇釜式反应器中进行一级不可逆连串反应A −→−k 1

P −→−k 2

Q ，当

21k k =时，P 的最大收率为____。（B ）

A.e

B.e

1 C.

e

1 D.e

2、对间歇反应器，实际反应器的体积V 要比反应体积r V 大，以保证反应物料上面有一定空间，则二者的关系是____。（D ） A.f

V V r =

B.f

V V r =

C.f V V r

= D.f

V V r =

3、设在等温间歇釜式反应器中进行下列平行反应

A

Q A p c k r Q A c k r P A 21),(),(=→=→副主，则当关键

组分A 转化率达到A X 时，所需的反应时间为______。（A ） A.A

X

k k t -+=

11ln

12

1 B.A

X

k k t ++=

11ln

12

1

C.()A

X

k k t -+=1ln 12

1 D.()A

X

k k t ++=

1ln 12

1

4、一般说来，用串联釜式反应器进行α级反应时，当α为_____,以各釜体积相等为最佳。(B)

A.0

B.1

C.2

D.3 5、一级连串反应S P A →→在等温间歇釜式反应器中进行，是目的产物P 浓度最大时的最佳时空op τ为______。（C ） A.

()1

212ln k k k k - B.

()1

221ln k k k k - C.

1

21k k D.

1

21k k

三、判断题

1、关键组分i 在反应器内的累积速率dt

dn t 可正可负，定态操作下的反应器累积速

率为零。（T ）

2、由间歇反应器的设计方程可得一个极为重要的结论：反应物达到一定的转化率所需的反应时间，只取决于过程的反应速率，也就是说取决于动力学因素，而与反应器的大小无关。（T ）

3、间歇反应器中反应物的浓度是随反应时间的增长而降低的，而反应产物的生成速率则随反应物浓度的降低而降低。（T ）

4、在进口物料组成相同的条件下比较两个连续反应器，两者的进料体积流量按相同的温度及压力计算，则空时小者，生产能力也小。（F ） 原因：空时小者，生产能力大。

5、同是釜式反应器，由于操作方式不同，虽然最终转化率一样，但最终收率却是不一样的。（T ）

6、对于一级不可逆连串反应A −→−k 1

P −→−k 2

Q ，

无论是间歇操作还是连续操作，釜式反应器的收率总是随12k k 的减小而增大的。（T ）

7、绝对温升λ的意义为当反应物系中的A 全部转化时，物系温度升高（放热）或降低（吸热）的读数。（T ）

8、设计连续釜式反应器时，应选择在稳定的定态点操作，而dT

dq dT

dq g r >是定态操

作稳定的充分必要条件。（F ） 原因：

dT

dq dT

dq g r >是定态操作稳定的必要条件而不是充分必要条件

四、计算题

1、在等温间歇釜式反应器中进行下列液相反应

h)

(m kmol 5.0,2h)(m kmol 2,32

3

⋅=→⋅=→+A Q A P c r Q A c r P B A

反应开始时A 和B 的浓度均等于2kmol/m 3,目的产物为P ，试计算反应时间为3h 时A 的转化率和P 的收率。

解：因2

2

25.0222A A A A Q P A c c c c r r +=⨯+=+=ℜ- 由于是等容过程，将上式代入0

=ℜ-A r A V dt

dn ，得：022

=++A A A c c dt

dc

积分得:)

2()2(ln

2

120002

A A A A t

c c A

A A c c c c t c c dc dt A

A ++=

⇒+-=

⎰⎰