南京工业大学化学反应工程试题B答案Word下载.docx
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9
10
A
B
C
1.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.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)
2.四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
为(
A.1.0
B.0.25
C.0.50
D.0
3.对一平行—连串反应
,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(
)。
A.先高后低
B.先低后高
C.高温操作
D.低温操作
4.两个等体积的全混流反应器进行串联操作,反应为一级不可逆,则第一釜的反应速率-rA1与第二釜的反应速率-rA2之间的关系为(
两釜反应温度相同。
A.-rA1>
-rA2
B.-rA1=-rA2
C.-rA1<
D.不能确定何者为大
5.已知一闭式反应器的
,该反应器若用多釜串联模型来描述,则模型参数N为(
A.4.5
B.5.6
C.3.5
D.4.0
6.固体催化剂之所以能起催化作用,是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生(
A.物理吸附
B.化学反应
C.化学吸附
D.质量传递
7.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为(
A.堆(积)密度
B.颗粒密度
C.真密度
D.平均密度
8.在气固催化反应动力学研究中,内循环式无梯度反应器是一种(
A.平推流反应器
B.轴向流反应器
C.全混流反应器
D.多釜串联反应器
9.某液相反应,其反应式可写成A+CR+C这种反应称为(
A.均相催化反应
B.自催化反应
C.链锁反应
D.可逆反应
10.高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜,对于其中的气相和液相的流动常可近似看成(
A.气、液均为平推流
B.气、液均为全混流
C.气相平推流、液相全混流
D.气相全混流、液相平推流
二、填空题(每题5分,共30分)
1.一不可逆反应,当反应温度从25℃升高到35℃时,反应速率增加一倍,则该反应的活化能为
52894J/mol
。
解:
,
2.一气固催化反应
,若本征反应速率方程为:
则该反应可能的反应机理为
3.间歇釜反应器中进行如下反应:
(1)
-rA1=k1CAa1
(2)
-rA2=k2CAa2
在CA0和反应时间保持不变下,降低反应温度,釜液中CP/CS增大,表明活化能E1与E2的相对大小为
E1<
E2
;
在温度和反应时间保持不变下,增高反应浓度,釜液中CP/CS增大,表明反应级数al、a2的相对大小为
al>
a2
A.al>
B.al<
C.活化能El<
D.活化能El>
E2
4.从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差
反应器可视为全混流反应器
又若求得无因次方差
则反应器可视为
活塞流反应器
5.有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作,反应为二级不可逆反应A→P,若大釜在先,小釜在后,出口转化率为xA1,小釜在先、大釜在后,则出口转化率为xA2,两种情况下,进料流速、进料浓度和反应温度均相同,比较xA1和xA2的相对大小为
xA1<
xA2
6.在固定床反应器中,分别进行一级和二级不可逆气固催化反应,试比较a、b两处的η值大小(a处靠近反应器的进口,b处靠近反应器的出口),并说明理由。
(1)一级放热反应,绝热操作;
ηa>
ηb
(2)二级反应,等温操作。
ηa<
三、问答题(每题6分,共12分)
1.液相复合反应
若
为使目的产物P的选择性高,应选择:
(1)若采用间歇反应釜,其加料方式为?
(2)若采用管式反应器,其进料方式为?
(3)若E1>
E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温?
答:
(1)若采用间歇反应釜,其加料方式为
A一次性加入,B连续滴加
(2)若采用管式反应器,其进料方式为
A从反应器进口处加入,B沿管长多处加入
(3)若E1>
E2,则反应温度应采用
高温
2.在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>
0,试问
(1)哪一段的净转化率最大?
哪一段最小?
(2)若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间
哪处需加入的冷激剂量多?
为什么?
解:
(1)虽然各段进口温度相等,在催化剂量相同的情况下,净转化率也按1至4段的顺
序递减,第一段最大,第二段次之,第三段再次之,第四段最小.
(2)因第一段反应量大于第二段反应量,所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出
的热量大,因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量.
四、计算题:
(第1,2题均为12分,第3题为14分,共38分)
1.在反应体积为1m3的釜式反应器中,环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1,2:
该反应对环氧丙烷为一级,对水为零级,反应温度下反应速率常数等于0.98h-1,原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3,环氧丙烷的最终转化率为90%。
(1)若采用间歇操作,辅助时间为0.65h,则丙二醇-1,2的日产量是多少?
(2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则丙二醇-1,2的日产量又是多少?
(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同?
(1)一级不可逆反应:
丙二醇的浓度=
丙二醇的产量=
=
(2)采用定态下连续操作
所以Q0=0.109m3/h
(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作,反应速率慢,故产量低。
2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定,在Q=300L/min下,得到E(t)~t关系如下图所示。
由于该图放置已久,纵坐标模糊不清。
试根据E(t)函数性质确定并计算:
(1)E(t)
E(t)/min-1
(2)F(t)
(3)该反应器体积为多少?
(4)多级串联模型参数N为多少?
(5)无因次方差
为多少?
(6)轴向扩散模型参数
0
10
20
t/min
(1)E(t)=
-1/200(t-20)
(2)F(t)=
-t2/400+0.1t
(3)V=
2m3
(4)多级串联模型参数N=2
(6)
3.某一级不可逆气固催化反应,在反应温度150℃下,测得kP=5s-1,有效扩散系数DeA=0.2cm2/s。
求:
(1)当颗粒直径为0.1mm时,内扩散影响是否已消除?
(2)欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8,则颗粒直径应不大于多少?
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