化学反应工程第三版答案.docx

化学反应工程第三版答案.docx

《化学反应工程第三版答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应工程第三版答案.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学反应工程第三版答案

化学反应工程第三版答案

【篇一：

化学反应工程试卷3答案】

xt>的_温度_梯度和_浓度_梯度。

１１、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

2014级化学工程与工艺（本）称为_聚式流化床_。

《化学反应工程》试卷3

１２、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。

１3、活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。

１4、生成主产物的反应称为_主反应__，其它的均为副反应。

１5、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dv=__（6vp/1、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1/3

_。

达个参数间的关系，简称_数学模型_。

二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题?

?

nk0

?

nk

2分，共30分）

k1、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____2、着眼反应组分k的转化率的定义式为_

nk0_。

装置。

3、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。

a.填料塔b.喷洒塔c.鼓泡塔d.搅拌釜

４、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?

d?

?

kmdtdci?

d

较大的管式反应器按平推流反应器处理。

2、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

dq反应物有强内扩散阻力时，d为__c__。

rdq５、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为qg?

q?

g

ra.≈0b.=1c.→3d.≈1、,

dtdt3、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__a__。

６、平推流反应器的返混为____0___。

a.粒子与流体间有温度差b.粒子与流体间无温度差７、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_c.床层径向有温度梯度d.床层轴向有温度梯度4、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___a____。

法来求反应级数。

a.粒子与流体间有浓度差b.粒子与流体间无浓度差８、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_c.床层径向有温度梯度d.床层径向有浓度梯度

5、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__c__。

为目标进行优化的。

a.各参数均为恒值b.参数值不随床高而变９、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c.参数值与气泡大小无关d.参数值与气泡大小有关__扩散阻力_，使反应在动力学区域内进行。

6、流化床反应器中的操作气速

u0

是根据具体情况定的，一般取流化数

u0mf

在__b__范

１０、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，但很少使围内。

a.0.1～0.4b.1.5～10c.10～15d.0.4～1.5

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

7、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

《化学反应工程》（第1页共3页）

件c

a．移热速率放热速率b．移热速率放热速率c．移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率d．移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率

8、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9、等温液相反应a+b→prp=klcacb，2a→rrr=k2ca2

p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。

10、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11、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应

a

p

s若保持相同的

转化率xa，调节反应温度使k2/k1降低，则p的收率将a

a.e（t）曲线b.f（t）曲线c.i（t）曲线d.y（t）曲线14、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l=___d___。

a.厚度/2b.rc.r/2d.r/3

15、对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用___a___。

a.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

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。

3、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

4、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。

5、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6、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

四、计算题（每题10分,共20分）

1、（a）（p）（s）

k3?

c6h4cl2k1?

c6h5cl?

c6h6?

?

?

三、简答题（每小题5分,共30分）

dcadcp

?

k1ca?

k1ca?

k2cpdt反应速度；dt，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混

?

流反应器内进行这一反应时,求目的产物p的选择性sp，其中

2

，rr?

k1ca，其活化能为e1；rs?

k2ca，其活化能为e2，当

a

1

、对于反应

k1?

1.0（h?

1）,k2?

0.5（h?

1），vv0?

?

?

1（h）,cp0?

cs0?

0,ca0?

1mol/l。

解：

等容积釜串联应有?

?

?

1?

?

2?

1?

?

2?

1/2?

?

0.5h①分对第二个全混流反应器作物料衡算

e1＞e2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

k10rrk10e?

e1/rt

sr?

?

c?

ea?

e2/rt

rkkes2020答：

对于平行反应

e2?

e1

rt

，所以，当e1＞e2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2、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（u0-umf）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

ca

v0（ca1?

ca2）?

k1ca2v2

①分

《化学反应工程》（第2页共3页）

∴

ca2?

ca0ca1

?

1?

k1?

2（1?

k1）2k1?

k1?

1?

k1?

2?

0.5①分

解得ca1?

0.30mol/l①分同理对第二个釜进行物料衡算

2

ca1?

ca2?

（?

ra2）?

2?

ca2?

kca2?

2①分

对于p:

v0（ca1?

ca2）?

v2（k1ca2?

k2cp2）

①分

cp2?

k1ca0k1ca0

（1?

k）2（1?

k）（1?

k）（1?

k）2k?

k?

?

0.25解得ca2?

0.144mol/l①分

∴

12+12222②分

cxca0?

ca21a2

?

1?

0.444mol/a?

（1?

0.5）2

lc?

?

0.144

?

85.6%

①分

a01

c?

0.50.5

p2

（1?

0.5）2（1?

0.25）?

（1?

0.5）（1?

0.25）2①分

∴cs2?

?

1-（0.444?

0.391）?

0.165mol/l①分

cp2c?

0.391

s20.165?

2.37①分

2.有一个反应器测其方差

?

2t?

112.5min2

?

15min，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应a+b→2r，已知?

ra?

kcacb，

ca0?

cb0?

12mol/l，k?

1l/mol?

min，求反应器的出口转化率？

2

?

2

?

t5

解：

?

?

2

?

112.152?

0.5①分

?

2?

?

1

n?

n?

2②分

?

?

n?

15

则每个反应器的停留时间为2?

7.5min①分

对第一个釜进行物料衡算

c（?

rkc2

a0?

ca1?

a1）?

1?

ca1?

a1?

1①分

整理得

7.5c2

a1?

ca1?

1?

0①分《化学反应工程》（第3页共3页）

①分

【篇二：

化学反应工程作业答案】

解：

a?

b?

c?

d

ra?

k?

c设a的转化率为xa，b的转化率为xba?

cb

xa?

na0?

na?

?

nanb0?

nb?

?

nb?

?

xb?

na0na0nb0nb0

∵na0?

nb0，?

na?

?

nb，

∴ca?

cbxaf

t=ca0?

0dxa=ca0raxaf?

011dxak=-=169.6min2kc（1?

x）ck?

caa0afa0

t与反应体积无关。

∴1m3、所需反应时间均为169.6min

3-3在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？

解：

对于平推流反应器：

k?

?

ln1vb?

?

1?

xafv0

对于全混流反应器：

k?

?

xaf

1?

xaf?

?

vrv0

∴lnxaf1==2.31?

xaf1?

xaf

∴xaf=0.697

2,k?

17.4ml/（mol﹒min）3-6已知某均相反应，反应速率ra?

kca，物料密度恒定为0.75g/ml，

加料流量为7.14l/min，ca0=7.14mol/l，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？

（1）串联两个体积0.25m3的全混流反应器。

（2）一个0.25m3的全混流反应器，后接一个0.25m3的平推流反应器。

（3）一个0.25m3的平推流反应器，后接一个0.25m3的全混流反应器。

（4）两个0.25m3的平推流反应器串联。

解：

vr0.25?

103

=35mm，设转化率为xf1,xf2

（1）?

?

=v027.14

xf1xf11k?

?

?

=4.35?

xf1=0.622（1?

xf1）2ca0（1?

xf1）2

∴xf2?

0.467caf?

ca1（1?

xf2）=1.44∴caf?

ca0（1?

xaf）?

xaf?

0.80

（2）?

?

vr0.25?

1000?

=35minv07.14

xf1xf11k?

?

?

=4.35?

xf1=0.622（1?

xf1）2ca0（1?

xf1）2

xf2xf21k?

?

?

?

1.64ca1（1?

xf2）（1?

xf2）

∴xf2?

0.62

∵caf?

c0a（1?

xa）f

∴xaf?

0.856

（3）?

?

vr0.25?

1000?

=35minv07.14

k?

?

xf2xf21?

k?

?

=0.816ca1（1?

xf2）2（1?

xf22）

∴xf2=0.347

∴xaf?

0.877

（4）?

?

35min

xf11k?

?

?

xf1=0.813ca0（1?

xf1）

ca1?

ca0（1?

xf1）=1.34

xf21k?

?

?

xf20.449ca1（1?

xf2）

caf?

c0a（1?

xa）f∵

xaf?

0.897

?

233-7液相自催化反应a→p,反应速率ra?

kcacp,k?

10m/（kmol?

s），进料体积流量

3ca0?

2kmol/m3,cp0?

0.01。

问当xa=0.98时，下列各种情况下的反应v0?

0.002ms/进料浓度,

器体积。

（1）单个平推流反应器；

（2）单个全混流反应器；

（3）两个等体积全混流反应器串联。

解：

xaf

?

?

ca0

=?

0dxa?

ca0raxaf?

0dxa?

1?

kca（2.01?

ca）k0.04?

2dca！

！

！

！

ca（2.01?

ca）12?

lnca?

ln（2.01?

ca）?

0.04=457.47（s）2.01k

3m5vr?

0.81

（2）vr?

v0ca0xaf

（ra）f?

0.002?

2?

0.983?

4.97（m）?

210?

0.04?

（2.01?

0.04）

（3）v0（ca1?

ca2）v（c?

c）?

0a0a1?

vrkca2（2.01?

ca2）kca1（2.01?

ca1）

ca1?

0.042?

ca12?

ca11?

?

?

即220.07882.01ca1?

ca2c?

cc1a1a1a1∴ca1?

0.3014

【篇三：

化学反应工程-模拟题三及答案】

=txt>模拟考试卷

c（开卷）答案

一、在体积为v的反应器中进行液相等温反应a?

p，已知反应速率为

2

，求：

?

ra?

kca

（1）当cstr中的转化率为0.5时，若将反应器改为同体积的pfr，反应条件不变，则转化率为多少？

（9分）

（2）当cstr中的转化率为0.5时，若将反应器体积增大10倍，反应条件保持不变，则转化率为多少？

（9分）

解：

对于液相二级反应，cstr反应器的体积v?

fa0xa

，22

kca（1?

x）0a

pfr反应器的体积v?

fa0xa

2

kca0（1?

xa）

fa0?

0.5fa0

?

2?

222

kca?

（1?

0.5）kc0a0

（1）当cstr中的转化率为0.5时，可推导出v?

fa0fa0xa

对同体积的pfr：

2?

2?

，求得xa?

0.6672

kca0kca0（1?

xa）

（2）由于反应条件不变，两个反应器的fa0、ca0和k相同，所以

v1?

xa1?

?

xa2?

?

/?

?

?

0.1，解得xa2?

0.8?

?

2?

?

2?

?

v2?

（1?

xa1）?

?

（1?

xa2）?

二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应a?

2b。

反应物a和稀释剂c以等摩尔比加入，a的转化率为90%。

如果a的摩尔进料流率减少一半，假设c的进料流率保持不变，那么a的转化率为多少？

（18分）解：

对于不可逆气相基元反应a?

2b，膨胀因子?

＝2-1＝1对于一级反应，v?

第一种情况下：

因为fa0?

fc0，所以ya0?

0.5

fa0?

1?

（1?

?

）ln?

?

x?

kca0?

1?

x?

?

?

?

?

ya0?

1*0.5?

0.5

ya0ptp

?

0.5trtrt

第二种情况下：

ca0?

因为fa0?

0.5fa0，fc0?

fc0?

fa0所以ya0?

0.33

?

?

y?

?

0.33*1?

0.33

a0

yppca0?

?

0.33

rtrt

所以

fa0fa0

?

0.5，

ca0ca0

?

2

3

v?

fa0?

1?

（1）（1?

?

）ln?

?

x?

?

kca0?

1?

x?

代入已知量，整理得到：

vkca0

?

3.0fa0

f1?

?

v?

a0?

（1?

?

）ln?

?

x?

（2）kca0?

1?

x?

把式

（1）/式

（2），整理得：

1

（1?

?

）ln?

?

x?

4

1?

x代入?

a，试差得：

x＝0.95

可见当a的摩尔进料流率减少一半，而c的进料流率保持不变，a的转化率为95％。

四、假设某实验室有一非理想化学反应器，请问如何对这个反应器进行分析，如何求该反应器中反应物的转化率？

（14分）

答：

（1）首先，采用注入示踪剂的方法测定该反应器的停留时间分布，可采用脉冲法或阶跃法；

（2）然后对停留时间分布情况进行分析，求出其停留时间分布函数e（t）、平均停留时间和方差；

（3）根据所求得的平均停留时间和方差，选择适当的非理想反应模型（如：

离散模型、多釜串连模型和轴向扩散模型）求解反应器中反应物的转化率。

五、在球形催化剂上进行一级不可逆反应a?

p，催化剂的粒径为2.4mm，气流主体中a的浓度为1mol/m3，测得单位床层表观反应速率

（1）外扩散对反应过程是否有影响？

可通过什么途径来消除该影响？

（5分）

（2）内扩散对反应过程是否有影响？

可通过什么途径来消除该影响？

（10分）解：

（1）由mears判据得：

（?

ra）obsrn

?

kgcag

2.77?

10?

5（mol/（cm3.s））?

1

?

0.24（cm）?

1?

0.1108?

0.15?

63

30（cm/s）?

1?

10（mol/cm）

可见外扩散无影响。

（2）由weisz-prater判据得：

cwp

1

2.77?

10?

5（mol/（cm3.s））?

（?

0.24（cm））2

?

r?

obs?

r?

?

?

12?

a?

?

2.6592?

12?

63

decas0.15（cm/s）?

1?

10（mol/cm）

2

可见内扩散有影响。

可通过减小催化剂直径来消除内扩散的影响。

六、下表为转框反应器中测得的气固催化反应动力学数据：

（1）在什么条件下外扩散为控制步骤？

（3分）

（2）在什么条件下内扩散为控制步骤？

（3分）（3）在什么条件下反应速率为控制步骤？

（6分）

（4）分别求出第4组和第5组实验中的外扩散有效因子？

（4分）（5）分别求出第6组和第8组实验中的内扩散有效因子？

（4分）

解：

（1）在t＝350k，n900，dp=1.8，外扩散为控制步骤。

（2）在t＝350k，n＝1100，dp0.4，内扩散为控制步骤。

（3）在t＝350k，n＝1100，dp0.4，反应速率为控制步骤；

在t＝300k，n600，dp1.8，反应速率为控制步骤。

（4）由定义可知：

外扩散有效因子，?

x?

外扩散有影响时的反应速率

（5）由定义可知：

内扩散有效因子，外扩散无影响时的反应速率

第（4）组实验中，?

0.4

x＝

0.6＝0.67第（5）组实验中，?

＝0.6

x0.6

＝1

?

?

催化剂颗粒的实际反应速率

内扩散无影响时的反应速率

第（6）组实验中，?

＝

0.6

2.0＝0.3第（8）组实验中，?

＝1.8

2.0

＝0.9