化学反应工程试题

1化学反应工程原理一选择题1气相反应进料时无惰性气体与以12摩尔比进料则膨胀因子AA2B1C1D22一级连串反应在间歇式反应器中则目的产物P的最大浓度AABCD3串联反应AP目的RS目的产物P与副产物S的选择性CABCD4全混流反应器的容积效率10时该反应的反应级数nBA0B0C0D05对于单一反应组分的平行反应其瞬间收率随增大而单调下降则最适合的反应器为BA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n0的不可逆等温反应为降低反应器容积应选用AA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出口转化率每批操作时间装置的生产能力为50000kg产物R天60则反应器的体积V为CA196B202C222D2348在间歇反应器中进行等温一级反应AB当时求反应至所需时间tB秒A400B460C500D56029一级连串反应APS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DABCD10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BA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A1B2C3D412全混流反应器的容积效率小于10时且随着的增大而减小此时该反应的反应级数nDA0B0C0D013当反应级数nD时微观流体具有比宏观流体高的出口转化率A0B1C1D114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当平行失活对反应物有强内扩散阻力时d为CA0B1C3D117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AA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AA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级模型的特点CA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是根据具体情况定的一般取流化数在B范围内A0104B1510C1015D041521全混流反应器进行放热反应时要使反应器操作在稳定的定常态则必须满足以下条件CA移热速率放热速率B移热速率C移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率3D移热速率随温度变化率22气固催化反应本征速率是指排除C阻力后的反应速率A外扩散阻力B内扩散C内外扩散D吸附和脱附23等温液相反应ABPrpklCACB2ARrRk2CA2P为目的产物有下列四种方案可供选择从提高P的收率着眼适宜选用DA间歇釜式反应器A和B一次性加入B全混流反应器C半间歇釜式反应器A一次性加入B连续滴加D半间歇釜式反应器B一次性加入A连续滴加24乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯经一段时间反应后苯乙烯生成量不再增加乙苯仍大量存在表明这是一个B反应A慢速B可逆C自催化D不可逆25等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应若保持相同的转化率xA调节反应温度使k2k1降低则P的收率将AA增大B减小C不变D先增后减26在全混流反应器中反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为AA空时B反应时间tC停留时间tD平均停留时间27阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为BAEt曲线BFt曲线CIt曲线Dyt曲线28气固催化反应的内扩散模数其中L为特征长度若颗粒为球形则LDA厚度2BRCR2DR329对于反应级数n0的不可逆等温反应为降低反应器容积应选用AA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化学反应速率式为如用浓度表示的速率常数为用压力表示的速率常数则3平行反应均为一级不可逆反应若选择性Sp与浓度无关仅是温度的函数4对于反应级数n0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01um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努森扩散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411对于可逆的放热反应存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度二者的关系为12描述流化床的气泡两相模型以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通过而其余部分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17一级连串反应在平推流反应器中则目的产物P的最大浓度18着眼反应组分K的转化率的定义式为19一级连串反应在间歇式全混流反应器中则目的产物P的最大浓度20化学反应速率式为如用浓度表示的速率常数为用压力表示的速率常数则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24平推流反应器的返混为025一个可逆的均相化学反应如果正逆两向反应级数为未知时采用初始速率法法来求反应级数26分批式完全混合反应器操作的优化分析是以平均生产速率最大生产经费最低为目标进行优化的27轴向分散模型的数学期望值方差28测定气液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的5扩散阻力使反应在动力学区域内进行29在流化床中为了传热或控制气固相间的接触常在床内设置内部构件但很少使用水平构件它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用从而导致床内产生明显的温度梯度和浓度梯度30对于气固系统的流化床反应器的粗颗粒系统气速超过起始流化速度后就出现气泡气速愈高气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈使床层波动频繁这种流化床称为聚式流化床31当前用于描述气液两相流相间传质的模型有两大类一是按稳态扩散来处理的双膜模型一是按非稳态扩散处理模型如溶质渗透模型和表面更新模型32在建立数学模型时根据基础资料建立物料衡算式的一般式为输入量输出量反应量累积量33活化能的大小直接反映了反应速率对温度的敏感程度34生成主产物的反应称为主反应其它的均为副反应35固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积Vp的球粒子直径表达式dv6VP13三分析解答题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分在某瞬间t0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为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A的浓度随时间的变化分对应的曲线为Ft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5简述气液反应的宏观过程AgbBl产物l1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液相内的反应产物向浓度下降方向扩散气相产物则向界面扩散4气相产物向气相主体扩散66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对于反应其活化能为其活化能为当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所以当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U0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Umf通过而其余部分以U0Umf则全部以气泡的形式通过2床层从流化前的高度Lmf增高到流化时的高度Lf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