反应工程习题1

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反应工程1,2章答案

反应工程1,2章答案
在等温下进行液相反应 A+B----A+B----- C+D 在该条件下的反应速率 方程为: 方程为:
若将A 的初始浓度均为3mol/h 若将A和B的初始浓度均为3mol/h 的原 料混合后进行反应,求反应4 min时 料混合后进行反应,求反应4 min时A的 转化率。 转化率。
习题2.4解题思路 习题2.4解题思路 2.4
习题2.1解题思路及答案 习题2.1解题思路及答案 2.1
利用反应时间与组分 的浓度变化数据, 先作出 CA~t的关系曲线,用镜面法求 得反应时间下的切线,即为水解速率, 切线的斜率 α。再由 rA=-dCA/dt求得水 解速率。 答案: 水解速率
习题2 习题2.2
在一管式反应器中等温下进行甲烷化反应: 在一管式反应器中等温下进行甲烷化反应:
习题2.4答案 习题2.4答案 2.4
A的转化率 XA=82.76%
习题2.5 习题2.5
氨合成塔入口的气体组成为3.5% 氨合成塔入口的气体组成为3.5%的 3.5 ,20.87% ,62.6% ,7.08% NH3,20.87%的 N2,62.6%的 H2,7.08% Ar,及5.89% CH4。该塔是在30 的Ar,及5.89%的CH4。该塔是在30 MPa 压力下操作。 压力下操作。已知催化剂床层中某处的 温度为490℃ 反应气体中氨含量为10 490℃, 温度为490℃,反应气体中氨含量为10 %(mol)。试计算该处的反应速率 mol)。试计算该处的反应速率。 %(mol)。试计算该处的反应速率。 Fe催化剂上氨合成反应速率式为 催化剂上氨合成反应速率式为: 在Fe催化剂上氨合成反应速率式为:
习题1.1 习题1.1
在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:

化学反应工程1_7章部分答案

化学反应工程1_7章部分答案

第一章绪论习题1.1 解题思路:(1)可直接由式(1.7)求得其反应的选择性(2)设进入反应器的原料量为100 ,并利用进入原料气比例,求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水),如下表:组分摩尔分率摩尔数根据式(1.3)和式(1.5)可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。

并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数,即可计算出反应器出口气体的组成。

习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成:第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据,先作出的关系曲线,用镜面法求得反应时间下的切线,即为水解速率,切线的斜率α。

再由求得水解速率。

习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式(2.10)及式(2.27)可求得问题的解。

注意题中所给比表面的单位应换算成。

利用下列各式即可求得反应速率常数值。

习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应,反应物A的消耗速率为两反应速率之和,即利用式(2.6)积分就可求出反应时间。

习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:(1)恒容过程,将反应式简化为:用下式描述其反应速率方程:设为理想气体,首先求出反应物A的初始浓度,然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率,利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。

(2)恒压过程,由于反应前后摩尔数有变化,是个变容过程,由式(2.49)可求得总摩尔数的变化。

这里反应物是纯A,故有:由式(2.52)可求得反应物A的瞬时浓度,进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。

习题答案:(1)亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率(2)乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式,然后利用式(3.8)即可求得反应时间。

(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态,即反应物初始浓度、反应温度和转化率,与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:(1)因为B过量,与速率常数k 合并成,故速率式变为对于恒容过程,反应物A和产物C的速率式可用式(2.6)的形式表示。

化学反应工程复习题 (1)

化学反应工程复习题 (1)

第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。

(化学反应的工程问题)2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学,既以_______作为研究对象,又以_______为研究对象的学科体系。

(化学反应、工程问题)3. _______是化学反应工程的基础。

( 三传一反)4. 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、半分批式)5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。

(传质、传热、动量传递)6. 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)7. 在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

(累积量=输入量-输出量)第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。

(参与反应的物质均处于同一相)2.aA + bB pP + sS 对于反应,则=P r _______)(A r -。

(a p)3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

(00K K K K n n n -=χ) 4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______,否则称为_______。

(等分子反应、非等分子反应)5. 化学反应速率式为βαB 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 )6. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为C K ,用逸度表示的速率常数f K ,则C K =_______f K 。

(n RT )()7. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为C K ,用气体摩尔分率表示的速率常数y K ,则C K =_______y K 。

化学反应工程练习题

化学反应工程练习题

化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀.填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。

2. 拟均相模型:对于多相催化反应,忽略催化剂内外__________和__________的差异,将反应当成均相反应。

3.反应器处在⾮稳定的操作状态下,当操作参数有⼩的扰动,反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象,称为__________。

4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。

5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。

6.消除外扩散影响最有效的措施是__________;消除内扩散影响最有效的措施是__________。

7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中,,当θ=0时,E(θ)=__________1(填<,>或=)。

8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________,其⽆因次⽅差σ2=__________,⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2=__________。

9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线,阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。

10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应,在反应温度150℃下,测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。

当颗粒直径为0.1mm 时,内扩散系数为。

11. ⼀级不可逆液相反应,A → 2R ,L kmol C A /3.20=,出⼝转化率7.0=A X ,每批操作时间2.06h ,装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天,=60,则反应器的体积V 为_______。

12. 某⼆级液相反应A+B==C ,已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ,在平推流反应器中进⾏时,空时τ=__________。

(完整版)化学反应工程习题

(完整版)化学反应工程习题

化学反应工程习题第一部分:均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率;并写出这三种反应速率表达式之间的关系。

2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应,其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=,试求反应速率B r =?;若反应的化学计量式写成S R B A +=+22,则此时反应速率A r =?为什么?3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -⨯=-τh kPa /,问反应速率常数的单位是什么?若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =⨯-=τh l mol ./,该反应速率常数k 的数值、单位如何?4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应:C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。

反应开始时,系统中含丁烷为116kg ,当反应完成50%时,丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化,试求下列项次的变化速率:(1)乙烯分压;(2)H 2的摩尔数;(3)丁烷的摩尔分率。

5、某溶液反应:A+B →C ,开始时A 与B 摩尔数相等,没有C ,1小时后A 的转化率为75%,当在下列三种情况下,2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉? (1)对A 为一级、B 为零级反应; (2)对A 、B 皆为一级反应; (3)对A 、B 皆为零级反应。

6、在一间歇反应器中进行下列液相反应: A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3,C B0 = 4 kmol/m 3,C R0 = C S0 = 0。

反应混合物体积的变化忽略不计。

反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3,C R = 1.5 kmol/m 3。

计算这时B 和S 的浓度,并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。

化学反应工程 第二版课后习题

化学反应工程 第二版课后习题

第一章习题1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? ?水溶液流量为10m 3hr -1。

9 反应O 2H N 2NO 2H 222+→+,在恒容下用等摩尔H 2,NO 进行实验,测得以下数据总压/MPa0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67求此反应的级数。

10 考虑反应3P A →,其动力学方程为Vn k t n V r A A A d d 1=⋅-=-试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。

11 A 和B 在水溶液中进行反应,在25℃下测得下列数据,试确定该反应反2A →R+SA 组分分压与时间关系见下表:t /sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160 p A /MPa 0.1 0.096 0.080 0.056 0.032 0.018 0.008 0.004 0.002 试求在100℃,0.1MPa 下,进口物流中包含20%惰性物,A 组份流量为100mol·hr -1,达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。

17间歇操作的液相反应A→R,反应速率测定结果列于下表。

欲使反应物浓度由c A0=1.3kmol·m-3降到0.3 kmol·m-3需多少时间?c A/kmol·m-30.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0(−r A)/kmol·m-3min-0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.0421c A0=c B0=5mol·m3,动力学方程式为−r A=kc A c B,其中k=100m3kmol-1min-1。

求:(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少?(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率,反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V R=0.001m3,可达到的转化率为多少?已知k=1m3kmol-1hr-1,c B0=3kmol·m-3,c A饱和=0.02kmol·m-3,水溶液流量为10m3hr-1。

化学反应工程第一章习题参考答案

化学反应工程第一章习题参考答案

2010级第一章习题参考答案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)反应的选择性;(2)反应器出口气体的组成解一:(1)由(1-17)式得反应的选择性为:0.629YS0.961196.11%X0.720====(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设甲醇的转化率为A P醛和二氧化碳的摩尔数nA 、nP和nc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(nW )、氧气(nO)和氮气(nN)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 mol n N=n N0=43.28 mol解二:(1)根据定义:目的产物收率L AY=A消耗于主产物上的关键组分的量进入反应系统的的初始量目的产物选择率L AS=A消耗于主产物上的关键组分的量转化了的关键组分的量反应物的转化率AAAx转化了的关键组分的量=进入反应系统的的初始量转化率、收率和选择率的关系Y=SAx已知:x CH3OH = 72% Y HCHO = 69.2%则%11.96%72%2.693===OHCHHCHOxYS(2)为方便计算,设进入反应器的甲醇的物质的量为2mol ,则即反应后混合气体中:N CH3OH = 2*(1-72%) =0.56molN HCHO = 2*69.2%=1.384molN H2O =1.3+2*69.2%+2*(72%-69.2%)*4/2=2.796molN CO2 = 2*(72%-69.2%)=0.056molN 空气 = 4-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=3.224mol(其中N O2 = 4*21%-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=0.064molN N2 = 4*79%=3.16mol )总物质的量为:N T = 0.56+3.224+1.384+2.796+0.056=8.02mol各组分组成为:y CH3OH =0.56/8.02*100%=6.98%y 空气 = 3.224/8.02*100%=40.20%(其中y O2=0.80%,y N2=39.4%)y HCHO =1.384/8.02*100%=17.26%y H2O =2.796/8.02*100%=34.86%y CO2 = 0.056/8.02*100%=0.70%1-5 某气-固一级不可逆催化反应,按单位质量催化剂表示的本征动力学方程为A w A f k dW dN =-,式中f A 为反应组分A 的逸度。

(完整版)反应工程课后答案完整版.

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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》复习题及答案 (1)

《化学反应工程》复习题及答案 (1)

化学反应工程单选题1. 对于反应级数n >0的不可逆气相等温反应,为降低反应器体积,应选用_______。

(A )(A )平推流反应器 (B )全混流反应器(C )平推流串接全混流反应器 (D )全混流串接平推流反应器2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。

(P22)(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3. 下列单位不属于反应速率的是_______。

(P13)(A )mol/(g ﹒s) (B )m 3/s (C )mol/(m 2﹒s) (D )mol/(m 3﹒s)4.反应 A B C →+,12.50 k s -=,则反应级数为_______。

(P 13)A . 0 (B )1 (C )2 (D )35. 反应NaOH + HClNaCl + H 2O ,已知mol s l k /1.0⋅=,则反应级数n=_______。

(P 13)(A )0 (B )1 (C )2 (D )36. 气相基元反应 B A →2,进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入,则膨胀率为_______。

(P58)(A )-1 (B )-0.25 (C )0.25 (D )0.57. 下面反应器中不属于理想反应器的是_______。

(P21)(A )间歇反应器 (B )全混流反应器 (C )平推流反应器 (D )膜反应器8. 下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。

(B )(A )平推流反应器串联 (B )全混流反应器串联(C )平推流反应器并联 (D )全混流反应器并联9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ,0.01 /A A r C mol L s -=⋅,当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。

(P43)(A )400 (B )460 (C )500 (D )56010. 在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ,20.01 /A A r C mol L s -=⋅,当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。

化学反应工程_陈晓_01习题 (1)

化学反应工程_陈晓_01习题 (1)

4NH3+5O2 =4NO+6H2O
如果进气中含氨 15%,进气状态为8.2atm,227ºC 。试求: (1)进气总浓度和氨浓度。 (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,ci和体积 V的函数。 (3)恒容间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,ci和总压 的函数。
解:(1)进气总浓度和氨浓度
p
8.2 1.01105
c0 RT 8.314 (273.15 227) 0.1972mol / L
cNH3,0 0.15 c0 0.02958mol / L
★ ★ ★变容反应过程
适用于气相反应 如果产物反应物的计量系数不匹配,恒压
,则变容。 变容,则浓度变化,影响反应速率 膨胀因子和膨胀率
rA
dCA dt
k1CA0 (1 x)(CB0
CA0 x) k2 (Cp0
CA0 x)CA0 x
rA
dCA dt
(k1 k2 )CA02 x2
(k1(CA0
CB0 ) k2CP0 )x k1CA0CB0
A (k1 k2 )CA02
B (k1CA0 k1CB0 k2CP0 )CA

D
B2 C 4A2 A
E B 2A
t
CA0 2 AD
ln
x
E E
D D
ln
x
E E
D D
t
CA0 2 AD
ln
E E
D D
x x
E E
D D
• CA0=4.066mol/m3 CB0=10.43mol/m3
• CP0=17.96mol/m3 x=0.356
习题1.2:210ºC等温条件下,进行亚硝酸乙酯的气相分解反应

《化学反应工程》试题及答案

《化学反应工程》试题及答案

《化学反应工程》试题及答案一、选择题(每题5分,共25分)1. 以下哪个选项不属于化学反应工程的研究范畴?A. 化学反应速率B. 反应器设计C. 催化剂制备D. 产品分离和提纯答案:D2. 以下哪种反应器类型不属于理想反应器?A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 非理想反应器D. 等温反应器答案:C3. 以下哪个因素对化学反应速率影响最小?A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应时间答案:D4. 在全混流反应器中,以下哪个参数表示反应器的时空产率?A. 空时B. 时空产率C. 反应时间D. 反应速率答案:B5. 以下哪个选项描述的是化学反应工程的主要任务?A. 研究化学反应机理B. 设计和优化反应器C. 分析和解决生产过程中的问题D. 所有以上选项答案:D二、填空题(每题5分,共25分)6. 化学反应工程的主要研究内容包括____、____、____。

答案:化学反应动力学、反应器设计、反应器操作7. 在间歇操作反应器中,反应物的浓度随时间变化的关系为____。

答案:指数衰减8. 反应器的设计和操作过程中,需要考虑的主要因素有____、____、____。

答案:反应速率、反应温度、反应压力9. 以下反应器类型中,属于连续操作反应器的是____、____。

答案:平推流反应器、全混流反应器10. 在反应器操作过程中,以下哪个参数表示反应物的转化率?答案:转化率三、计算题(每题25分,共50分)11. 某一级反应在间歇操作反应器中进行,已知反应速率常数为k=0.1 min^-1,反应物初始浓度为C0=1 mol/L。

求反应进行1 min后,反应物的浓度。

解:根据一级反应的动力学方程,反应物浓度随时间的变化关系为:ln(C/C0) = -kt代入已知数据:ln(C/1) = -0.1 1C = 1 e^(-0.1)C ≈ 0.9048 mol/L答案:反应进行1 min后,反应物的浓度为0.9048 mol/L。

反应工程 习题1

反应工程  习题1

• 当n>0时,反应速率与反应物浓度呈正效应,而平推流反 应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择平推流反应 器。
• 当n<0时,反应速率与反应物浓度呈负效应,而平推流反
应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择全混流反应
器。
n>0 FA/ (-rA)
n=0 FA/ (-rA)
n=0
FA/ (-rA)
P=P0 (1+ yA0xA)=10.393atm
对于反应速率方程为的液相反应,为达到一定的生产 能力,试讨论当n>0、n=0和n<0时,如何选择型式 (平推流或全混流)使反应器体积最小,并简单说明 理由,并在图上表示反应器的体积。
• 解:当n=0时,反应速率与反应物浓度无关,故与反应器 型式无关。
解:(1)Vm

FA0 k CA0
• xA 1 xA
VP

FA0 k CA0
ln 1 Vm 1 xA VP
xA 1 xA
/ ln 1 1 xA
2.94
(2)Vm/Vp=1,同样得到:
km xA / ln 1 2.94 kP 1 xA 1 xA
km

k e
E R Tm
0
对P组分作物料衡算:
CA

C A0
1 k1
FP FP0 VrP v0CP V (k1CA k2CP )
CP
k1CA 1 k2

k1C A0 (1 k1 )(1 k2 )
CS
CA0
CA
CP
CA0
CA0
1 k1

k1CA0 (1 k1 )(1 k2 )
• 解:δA=(3-1)/1=2 yA0=1 • 等温恒压:v=v0(1+ yA0δA xA) = v0(1+2xA)

反应工程 习题1讲解

反应工程  习题1讲解
• 解:δA=(3-1)/1=2 yA0=1 • 等温恒压:v=v0(1+ yA0δA xA) = v0(1+2xA)
CA

FA v

FA0 (1 xA ) v0 (1 2xA )

C A0
1 xA 1 2xA
V
FA0

xA dxA 0 rA

xA dxA 0 kCA

xA 0
解:(1)Vm

FA0 k CA0
xA 1 xA
VP

FA0 k CA0
ln 1 Vm 1 xA VP
xA 1 xA
/ ln 1 1 xA
2.94
(2)Vm/Vp=1,同样得到:
km xA / ln 1 2.94 kP 1 xA 1 xA
km

k e
E R Tm
0
dxA dt
k(1 xA )
rA
CA0
dxA dt
kCA0 (1 xA )
• δA=(3-1)/1=2 yA0=0.5 n0(1+ xA)
• xA=n/n0-1=P/P0-1
n=n0(1+ yA0δA xA) =
dP dt

k (2P0

P)
在一全混流反应器中进行下列一级不可逆串联反应: A k1 P k2 S
1.串联-平行反应A+B==R,A+R==S,原 料中各组分的浓度为CA0=2.0mol/L, CB0=4.0 mol/L,CR0=CS0=0,在间歇反应器 中恒容操作一定时间后,得到CA=0.3mol/L, 解C:R=1.5 mol/L,计算此时组分B和S的浓度。

高等反应工程复习题

高等反应工程复习题

例 1.1 拟在等温间歇反映器进行氯乙醇的皂化反映: ClCH2CH2OH+NaHCO3→OHCH2CH2OH+NaCl+CO2乙二醇产量为20kg/h。

使用15%的NaHCO3水溶液及30%(均为质量)的氯乙醇水溶液作原料, 摩尔比为1∶1, 混合液密度为1.02kg/L。

该反映对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级, 在反映温度下反映速率常数等于5.2L/(mol·h)。

规定氯乙醇转化率达成95%。

(1)若辅助时间为0.5h, 试计算反映器的有效体积。

(2)若装填系数取0.75, 试计算反映器的实际体积。

例1.4拟定由纯乙烷裂解年产3亿磅乙烯, 转化率为80%时所需活塞流反映器体积。

反映为不可逆且遵循基元反映速率方程, 反映在6atm和1100K的条件下等温操作。

已知1000K时, k=0.072s-1, 活化能为82kcal/mol。

1磅=0.4536kg。

例1.3乙二醇可用作抗冻剂和生产聚酯、瓶子及胶片。

希望年产2亿磅乙二醇, 反映器等温操作。

浓度为16mol/l的环氧乙烷水溶液A与等体积具有0.9%(质量)的硫酸催化剂水溶液一起加入反映器中。

假如达成80%转化率, 拟定反映器体积。

反映速率常数为0.311min-1 ,1磅=0.4536kg乙烯氧化生产环氧乙烷。

乙烯和氧气按化学计量比进入260℃等温操作填充床反映器中, 10atm下乙烯进料流率为136.2mol/s假定用10个管束式反映器, 每个反映器中有100根直径为1.5in 装有催化剂的管子。

反映流体的性质与该温度压力下空气性质相同, 催化剂颗粒直径为0.635cm, 颗粒密度为1.923g/cm3, 空隙率为0.45。

若使转化率达成60%, 计算所需催化剂的质量。

(等温反映)260℃时k=0.0141mol/(atm ·g ·h), A 为乙烯。

根据绝热反映热量衡算式, 当进口温度T0一定期, 热容项的大小会影响x~T 曲线斜率。

反应工程题(前三章) (1)

反应工程题(前三章) (1)

化学反应工程前三章复习题1、填空(20’)1、气相反应C6H6+3H2→C6H12的膨胀因子δC6H6等于。

2、某复合反应目的产物的选择性为60%,反应物的转化率为90%,则目的产物的产物的收率为。

3、对于自催化反应,最合适的反应器为。

4、在连续流动反应器中,空时为。

5、在等温间歇釜式反应器中进行的某平行反应{A→B,k1=1min-1;A→D,k2=2min-1}反应进行到某一时刻时,产物D的浓度为6mol/L,则B的浓度为。

6、根据反应体系相态数的不同,化学反应可分为反应和反应。

7、在等温间歇釜式反应器中进行某一级不可逆反应S→P,反应器体积为10m3,反应时间为20min时,反应物转化率为70%,若反应器体积为30m3,反应物转化率达到70%所需反应时间为。

8、多级全混釜串联模型当釜数N= 为全混流,当N= 为平推流。

2、判断对错(10’)()1、可逆吸热反应,r A随X A增加而增加。

()2、全混流反应器中的组分浓度等于出口流中的组分浓度。

()3、某反应A→B,反应速率r A=kC A n(n>0),当出口转化率相同时,此反应在PFR中进行比在CSTR中进行所需的反应体积小。

()4、正常动力学,出口转化率相同,同一单一反应在不同反应器中进行时,所需反应体积大小顺序为单个全混流>多釜串联>单个活塞流。

()5、对于反应前后总摩尔数不变的气相反应可视为恒容反应。

()6、管式反应器长度远大于直径,内部没有搅拌装置,属连续操作。

()7、化学反应器的操作方式分为间歇操作、连续操作和半连续操作。

()8、单一反应的转化率和收率在数值上相等。

()9、全程转化率是以反应器入口物料为基准所计算的转化率。

()10、化学反应工程中的“三传一反”三传是指质量传递、热量传递和能量传递。

3、计算题(70’)1、某气相1级反应A→2R+S在等温、等压的实验室反应器内进行,原料含A75%(摩尔分数),惰性气体25%,经8min后其体积增加了1倍,求此时的转化率及该反应在此温度下的速率常数。

反应工程考试习题库1

反应工程考试习题库1

第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。

(化学反应的工程问题) 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学,既以_______作为研究对象,又以_______为研究对象的学科体系。

(化学反应、工程问题) 3. _______是化学反应工程的基础。

( 三传一反)4. 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、半分批式)5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。

(传质、传热、动量传递)6. 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)7. 在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

(累积量=输入量-输出量)8.“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。

(D )A .化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。

(A )A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。

(参与反应的物质均处于同一相)2. aA + bBpP + sS 对于反应,则=P r _______)(A r -。

(a p)3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

(00K KK K n n n -=χ)4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______,否则称为_______。

(等分子反应、非等分子反应)5. 化学反应速率式为βαB AC 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 。

反应工程考试题及答案

反应工程考试题及答案

反应工程考试题及答案一、选择题(每题2分,共10题)1. 在反应工程中,反应速率常数k与温度T的关系是:A. k与T成正比B. k与T成反比C. k与T的指数成正比D. k与T的指数成反比答案:C2. 以下哪个参数不是反应器设计中需要考虑的因素?A. 反应物浓度B. 反应速率C. 反应器体积D. 反应器颜色答案:D3. 对于一个一级反应,其半衰期与反应物初始浓度的关系是:A. 与初始浓度成正比B. 与初始浓度成反比C. 与初始浓度无关D. 随初始浓度变化而变化答案:C4. 在连续搅拌釜式反应器(CSTR)中,如果反应物的转化率增加,以下哪个参数会减少?A. 反应速率B. 反应器体积C. 反应物浓度D. 反应时间答案:C5. 以下哪个不是反应工程中的基本概念?A. 反应速率B. 反应器类型C. 反应动力学D. 反应器的热力学答案:D二、填空题(每题3分,共5题)1. 反应速率方程通常表示为:\[ r = k[A]^m \],其中r代表反应速率,k代表反应速率常数,[A]代表反应物A的浓度,m代表反应物A 的______。

答案:反应级数2. 对于一个反应器,如果其体积增大而其他条件不变,那么反应物的转化率将______。

答案:减少3. 在反应工程中,催化剂的作用是______反应速率,而不改变反应的______。

答案:增加;平衡位置4. 反应器的类型包括间歇式反应器、连续搅拌釜式反应器和______。

答案:管式反应器5. 反应器的设计需要考虑反应物的转化率、反应速率和______。

答案:反应器的热稳定性三、简答题(每题10分,共2题)1. 描述一级反应和二级反应在半衰期方面的主要区别。

答案:一级反应的半衰期与初始浓度无关,而二级反应的半衰期与初始浓度的平方根成反比。

2. 简述连续搅拌釜式反应器(CSTR)与间歇式反应器在操作方式上的主要区别。

答案:连续搅拌釜式反应器是连续操作的,反应物和产物连续进出反应器,而间歇式反应器是分批操作的,反应物一次性加入反应器,反应完成后产物一次性取出。

化学反应工程习题课1、2

化学反应工程习题课1、2

1-1在银催化剂上进行甲醇的氧化反应: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) 反应的选择性;(2) 反应器出口气体的组成。

1-1.解:(1)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 时,则反应器的进料组成为:设甲醇的转化率为XA ,甲醛的收率为YP ,反应器出口CH3OH 、CH3CHO 和CO2的摩尔数nA 、nP 和nC 分别为:结合上述反应的化学计量式,H2O (nW )、O2(nO )和N2(nN )的摩尔数分别为:所以,反应器出口气体组成为:32222C H O H 3O2C O4H O +→+3222C H O H O 2H C H O 2H O+→+96.11%0.96110.7200.629X YS ====mol x n n A A A 672.7)1(00=-=mol Y n n P A P 96.180=⨯=molY x n n P A A C 7672.0)(0=-⨯=mol n n n n C P W W30.3820=++=mol n n n n C PO O 8788.023210=--=moln n N N 28.430==1-3.在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷,进入催化反应器的气体组成(摩尔分数)为:反应器出口气体中含(摩尔分数)为:试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率的反应选择性。

1-3解:以100mol 进料为基准,并设x 和y 分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量,根据题目给的进料组成和化学计量关系列式:(1)(2)可列出下表:由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知,所以可列出下面两个方程:及解得:x=1.504mol y=0.989mol乙烯的转化量为:1.504+0.989/2=1.999mol所以,乙烯的转化率为:1.999/15=13.33% 环氧乙烷的收率为:1.504/15=10.03%反应的选择性为:S=0.1003/.1333=75.24%1-5:丁二烯是制造合成橡胶的重要原料。

《化学反应工程》试题及参考答案

《化学反应工程》试题及参考答案

《化学反应工程》习题答案一、单选题1、下列属于均相反应的是( B )A 煤炭燃烧B 氢气燃烧C 离子交换D 加氢裂解2、一级连串反应AS K 1K 2P 在全混流釜式反应器中,则目的产物P 的最大浓度=max ,P C (B ) A 122)(210K K K A K K C − B 22/1120]1)/[(+K K C A C 122)(120K K K A K K C − D 22/1210]1)/[(+K K C A3、反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应,当降低A 的浓度后,发现反应生成P 的量显著降低,而R 的生成量略降低,表明( A )A 反应(1)对A 的反应级数大于反应(2)B 反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2)C 反应(1)的活化能小于反应(2)D 反应(1)的反应速率常数大于反应(2)4、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值 2θσ为( B )A 10B 025C 050D 05、全混流反应器的返混为( B )A 最小B 最大C 零D 一样大6、催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=−,当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时,d 为( A )A ≈0B =1C →3D ≈17、对一平行—连串反应R A QP A → → → )3()2()1( ,P 为目的产物,若活化能次序为:E2<E1<E3,为了目的产物的收率最大,则最佳操作温度序列为( B )。

A .先高后低B 先低后高C .高温操作D .低温操作8、对于循环操作的平推流反应器,当循环比β→0时为( B )反应器A 全混流B 平推流C 全混流或平推流D 全混流串平推流 9、CH 2 = CH CH = CH 2(A) + CH 2 = CH COOCH 3(B)COOCH 3(C)该反应在全混流反应器中进行,以AlCl3为催化剂,反应温度20℃,液料的体积流速为05 m3/h ,丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为=0A C 965 mol/m3,=0B C 184 mol/m3,催化剂的浓度为=D C 663 mol/m3。

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1. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学,既以_______作为研究对象,又以_______为研究对象的学科体系。

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

3. 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_______。

4. 在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

5. 均相反应是指_。

(参与反应的物质均处于同一相)6. aA + bBpP + sS 对于反应,则=P r _______)(A r -。

7.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

8.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. COB. 2HC. 4CHD. O H 2 9.化学反应O H N H NO 222222+⇔+,其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。

A. NOB.2H C. 2N D. O H 210.对于一非恒容均相化学反应αA AαB B ,反应组分A 的化学反应速率=-A r _______。

A.Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r B A -=- C. dt dCr AA -=- D. dt dC rB A -=- 11.对于反应aA + bBpP + sS ,则=P r _______)(A r -。

A. ||a p B. a pC. p aD. p a ||12.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=_______。

A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3 13.下列属于平行反应的是_______。

A. A + B → PB.⎩⎨⎧→+→+R B P P B A C.AP(主)S(副) D.A + B → P = R + S14.一级连串反应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_______。

A. 1212)/ln(K K K K -B. 1221)/ln(K K K K - C.2112)/ln(K K K K D. 211K K15.一级连串反应AS K 1P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. 22/1120]1)/[(+K K C A C.122)(120K K K A K KC - D.22/1210]1)/[(+K K C A16.一级连串反应AS P在平推流管式反应器中,则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。

A. 122)(210K K KA K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C.122)(120K KK A K K C - D.22/1210]1)/[(+K K C A17. 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=opt t _______。

A.211K K B. 1221)/ln(K K K K - C. 1212)/ln(K K K K - D.2112)/ln(K K K K 18.理想反应器是指_______、_______。

19.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______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_______反应器处理。

20.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。

21.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。

22.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。

23.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合,这类反应器为_______的平推流反应器。

24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。

(平推流、全混流 25.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_______。

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26.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27.当t=0时,停留时间分布函数F (t )=_______;当t=∞时,停留时间分布函数F (t )=_______。

28.停留时间分布的密度函数E (θ)=_______E (t )。

29.表示停留时间分布的分散程度的量=2θσ_______2t σ。

30.平推流管式反应器其E (θ)曲线的方差=2θσ_______。

31.全混流反应器t=0时E (t )=_______。

32.全混流反应器其E (θ)曲线的方差=2θσ_______。

33.全混流反应器其E (t )曲线的方差=2t σ_______。

34.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动,E (θ)曲线的方差2θσ为_______。

35.脉冲示踪法测定停留时间分布0C C A对应曲线为_______。

36.阶跃示踪法测定停留时间分布0C C A 对应曲线为_______。

37.在轴向分散模型中,模型的唯一参数彼克莱准数=e P _______彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。

38.工业催化剂所必备的三个主要条件是:_______、_______、_______。

39.气体在固体表面上发生吸附时,描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。

40.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。

41.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。

42.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,这种扩散称为_______。

43.等温催化剂的有效系数η为催化剂粒子的______________与催化剂内部的_______________________________之比。

44.气—固相催化反应的内扩散模数=S φem S V D C k R1-,它是表征内扩散影响的重要参数,数值平方的大小反映了_______与_______之比。

45.气—固相催化反应的内扩散模数S φ的大小可判别内扩散的影响程度,S φ愈大,则粒内的浓度梯度就_______,反之,S φ愈小,内外浓度愈近于_______。

46.气固催化反应的内扩散模数em S V L D C k L /1-=φ,其中L 为特征长度,若颗粒为圆柱形则L=_______。

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/347.气固催化反应的内扩散模数e m S V L D C k L /1-=φ,其中L 为特征长度,若颗粒为球形则L=_______。

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/348.气固催化反应的内扩散模数e m S V L D C k L /1-=φ,其中L 为特征长度,若颗粒为平片形则L=_______。

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/349.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_______。

50.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。

51.描述固定床反应器的拟均相模型,根据流动模式与温差的情况它又可分为平推流与有轴向返混的_______模型,和同时考虑径向混合和径向温差的_______模型。

52.固定床的_______定义为水力半径H R的四倍,而水力半径可由床层空隙率及单位床层体积中颗粒的润湿表面积来求得。

53.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_______模型来计算。

54.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。

55.对于流化床反应器,当流速达到某一限值,床层刚刚能被托动时,床内粒子就开始流化起来了,这时的流体空线速称为_______。

56.对于气—固系统的流化床反应器,气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层,将固体粒子一节节向上推动,直到某一位置崩落为止,这种情况叫_______。

57.对于流化床反应器,当气速增大到某一定值时,流体对粒子的曳力与粒子的重力相等,则粒子会被气流带出,这一速度称为_______。

(带出速度或终端速度)58.对于气—固相流化床,部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外,多余的气体都以气泡状态通过床层,因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。

59.气—固相反应系统的流化床中的气泡,在其尾部区域,由于压力比近傍稍低,颗粒被卷了进来,形成了局部涡流,这一区域称为_______。

60.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中,当气泡大到其上升速度超过乳相气速时,就有部分气体穿过气泡形成环流,在泡外形成一层所谓的_______。

61.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡,_______和_______总称为气泡晕。

62.双膜模型设想在气—液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的_______和_______,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,不存在着传质阻力。

63.将双膜理论应用于气—液相反应过程,根据扩散与反应速率的相对大小的不同,可以把反应分成四类:_______、_______、_______、_______。

64.在进行气—液相反应器设计时同样包括两方面的内容。

首先是根据气—液反应系统的动力学特征选择正确的_______,然后结合反应器的特性来确定能满足给定生产任务的_______。

(反应器型式、反应器几何尺寸)1.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。

2.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。

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