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chap-3 复合反应与反应器选型-2014
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--------------------------Page1------------------------------单元练习(20分钟)单元练习(20分钟)1、在CSTR中进行液相反应2A+B=C，C=4mol/L，出口1、在CSTR中进行液相反应2A+B=C，C=4mol/L，出口A0A0C=1mol/L，问反应器内C=？，转化率x=？C=1mol/L，问反应器内C=？，转化率x=？AfAAAfAA2、进行什么反应时，PFR的空间时间和BR的反应时间相等；2、进行什么反应时，PFR的空间时间和BR的反应时间相等；dePFR的空间时间和平均停留时间相等的条件？PFR的空间时间和平均停留时间相等的条件？ret3、等温液相反应2A=B，当C分别为0.04mol/L和0.8mol/L，3、等温液相反应2A=B，当C分别为0.04mol/L和0.8mol/L，A0A0si34min内转化率均为20%，求此时反应速率分别为？34min内转化率均为20%，求此时反应速率分别为？ge4、已知反应CH+HO=CO+3H的最终产物中CH的摩尔分率4、已知反应CH+HO=CO+3H的最终产物中CH的摩尔分率为0.6(不计水蒸气)，求CH的转化率和膨胀因子，以及初始不为0.6(不计水蒸气)，求CH的转化率和膨胀因子，以及初始不4n4含CO和H时CH和HO的摩尔比等于3时系统的膨胀率。含CO和H时CH和HO的摩尔比等于3时系统的膨胀率。、空速越大，反应器生产强度越？空时越大呢？5、空速越大，反应器生产强度越？空时越大呢？1--------------------------Page2------------------------------单元练习(评讲)单元练习(评讲)1、在CSTR中进行液相反应2A+B=C，C=4mol/L，出口1、在CSTR中进行液相反应2A+B=C，C=4mol/L，出口A0A0C=1mol/L，问反应器内C=？，转化率x=？C=1mol/L，问反应器内C=？，转化率x=？AfAAAfAAd由于反应在CSTR中进行，反应器内浓度与出口浓度相等。由于反应在CSTR中进行，反应器内浓度与出口浓度相等。eC=C=1mol/L，由于是液相反应，可近似视为恒容反应。C=C=1mol/L，由于是液相反应，可近似视为恒容反应。AAfrAAfec-ct4-1x=A0A=s=0.75Aic4A0ge2、进行什么反应时，PFR的空间时间和BR的反应时间相等；2、进行什么反应时，PFR的空间时间和BR的反应时间相等；RPFR的空间时间和平均停留时间相等的条件？PFR的空间时间和平均停留时间相等的条件？nU?等温反应?等温反应?等温恒容反应?等温恒容反应2--------------------------Page3------------------------------3、等温液相反应2A=B，当C分别为0.04mol/L和0.8mol/L，3、等温液相反应2A=B，当C分别为0.04mol/L和0.8mol/L，A0A034min内转化率均为20%，求此时反应速率分别为？34min内转化率均为20%，求此时反应速率分别为？由于转换率与初始浓度无关，说明是一级反应。由于转换率与初始浓度无关，说明是一级反应。dkt=ln11e-3-134k=ln?k=6.563?10minr1-xA1-0.2etsi由于液相反应视为恒容：-r=kc=kc1-x由于液相反应视为恒容：AAA0(A)ge-r=6.563?10-3?0.04?1-0.2=2.1?10-4mol/(L×min)()A1RnU-r=6.563?10-3?0.8?1-0.2=4.2?10-3mol/(L×min)A2()3--------------------------Page4------------------------------4、已知反应CH+HO=CO+3H的最终产物中CH的摩尔分率4、已知反应CH+HO=CO+3H的最终产物中CH的摩尔分率.6(不计水蒸气)，求CH的转化率和膨胀因子，以及初始不为0.6(不计水蒸气)，求CH的转化率和膨胀因子，以及初始不44含CO和H时CH和HO的摩尔比等于3时系统的膨胀率。含CO和H时CH和HO的摩尔比等于3时系统的膨胀率。242242假设CH的转化率为x。假设CH的转化率为x。4A4AdCH+HO=CO+3H42e2r111e3tsin(1-x)nx3nxA0AA0AA0Agen(1-x)1A0AR=0.6x=n(1-x)+nx+3nxAnA0AA0AA0A7U1+3-1-1333dA==2yA0==eA=yA0dA=2?=1.5-11+3444-------------
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阳光网【期末试题】 编辑：admin
　　化学反应工程是化学工程的一个分支，以工业反应过程为主要研究对象，以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。以下是由阳光网小编整理关于化学反应工程试题的内容，希望大家喜欢!
　　化学反应工程试题及答案(一)
　　一、选择题(每题2分，共10分)
　　1、可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而
　　A、降低 B、升高 C、 A、B均可能 D、同可逆吸热反应 2、对于A & P (主)， A & B(副)的平行反应，若反应级数&主&&副，在相同的操作条件和反应时间下，下列各种反应器所得转化率判断中正确的是 A、CSTR&PFR B、CSTR
　　C、 PFR&间歇反应器 D、PFR&多级CSTR串联 3、平推流反应器的Pe、N、&&2值分别为
　　A、0、0、 1 B、 &、0、0 C、 0、&、0 D、 &、&、0
　　4、对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小
　　A、PFR B、PFR后串接一个CSTR C、 CSTR D、CSTR后串接一个PFR
　　5、在相同反应体积时，保持其它操作条件亦相同，对于正常动力学，则
　　A、(XA)PFR&(XA)两个CSTR串联&(XA)单个CSTR B、(XA)单个CSTR& (XA)两个CSTR串联&(XA)PFR C、 (XA)PFR&(XA)单个CSTR&(XA)两个CSTR串联 D、(XA)PFR =(XA)单个CSTR =(XA)两个CSTR串联
　　本题答案
　　1、 C， 2、A ， 3、 D ， 4、 D ， 5、A
　　二、讨论题(10分)
　　一间歇釜式反应器中进行一级不可逆反应，在相同的操作时间下采用大釜比用小釜所达到的转化率要高。这种说法是否正确?
　　答：、这种说法不正确。 4分 要点：由于操作时间相同，由t=1/kln(1/(1-xA))(一级反应)知，反应的转化率与反应器的体积无关，只与反应时间有关。 6分
　　三、计算题
　　1、 有一级不可逆反应A & P，在85℃时反应速率常数为3、45&10-2 min-1，若日产400Kg的产品P,A和P的密度均为1、25Kg/l,今拟在一容积为10m3的间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0、5 h,最终转化率为95%，求:①每批操作所需反应时间?②若装填系数为0、75，求反应器的体积?(20分) 解： ① t=CA0 =
　　dXAdXA11
　　CA0lnrAkCA0(1XA)k1XA
　　ln() 2
　　10、953、4510
　　=86、8 min =1、45 h (10分) ② 每批产量：400&24/(t0+t)=400&24/(0、5 + 1、45)= 4923 Kg
　　每批物料的投放量：
　　Q0= /95%=4146 l =4、146 m3
　　反应器的实际体积VR= 4、146/0、75 = 5、528m3 (10分) 2、某二级液相反应A + B C ，CA0=CB0 =1、0 mol/m3 ，rA= 1、0&10-2CACB(mol/m3、s)采用两釜串联操作，VR1=VR2 =2 m3 ，Q0=0、01 m3/S，求最终的转化率。 解：
　　VR1= Q0 CA0 (XA1-XA0 ) = Q0 CA0 XA1 rA1 k CA0 (1-XA1) 因为: CA0= CB0, vA =vB
　　代入已知数据得：XA1=0、5 (10分) 同理：
　　VR2= Q0 CA0 (XA2-XA1 ) = Q0 CA0 (XA2-0、5) rA1 k CA0 (1-XA2)
　　解得：XA2=0、634 (10分)
　　3、有如下平行反应
　　A + B & P (主反应) A + B & S (副反应)
　　其动力学方程为：rP=k1CACB0、3，rS=k2CA0、5CB1、8(mol/m3、s)，已知：k1=k2=1，A和B两种物料的初浓度：CA0=CB0=1、0mol/l，分别从反应器进口等流量加入，反应转化率为0、9。
　　①写出瞬时选择性与组分A的转化率关系表达式 ②计算在平推流反应器中的总选择性 ③计算在全混流反应器中的总选择性
　　④如采用平推流反应器，为提高选择性应采取怎样的加料方式。(20分) 解：
　　四、推导题(10分)
　　对气-固催化反应A + B = C，其可能的反应机理如下： A + &
　　A& B + &B&
　　A&+ BC& (控制步骤) C&&
　　试导出其速率方程表达式。
　　解：因为第三步为控制步骤，所以其它各反应均达到平衡状态。
　　则 r=ks、&A、PB、& ks&&C 4分
　　因为1，2，4步达到平衡，所以有
　　、&A、= KA、PA&v &B、= KB、PB&v &C、= KC、PC&v
　　又：&A +&b+&v+&c =1
　　解得&A=KAPA/(1+ KAPA + KBPB + KCPC)
　　&C=KCPC/(1+ KAPA + KBPB + KCPC) 4分 将之代入前面方程得
　　r= K1PAPB-K2PC 1+ KAPA + KBPB + KCPC
　　其中： K1=KS KA K2=KS&KC 2分
　　化学反应工程试题及答案(二)
　　题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间
　　相同。正确答案：错
　　题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有(釜式)反应器和(管式)反应器。 、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装置)等。 题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)
　　题目：手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。
　　题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小)，传热介质压力(较低)的情况。 题目：基元反应的级数即为化学反应式的(计量系数)，对非基元反应的级数通过(实验)确定。 题目：反应物能同时分别进行两个或多个独立的反应，称(平行反应)。当初始反应物所生成的产物能进一步反应生成次级产物时，称(连串反应)。
　　题目：单一反应利用(转化率)可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
　　题目：间歇反应，只要CAO相同，无论处理量多少，达一定(转化率)每批所需的(反应时间)相同。 ，平推流反应器题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积(最大)，多釜串联全混釜所需有效体积(介于其间)。 所需有效体积(最小)1akt)题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为(-rA=kCA),反应时间与转化率的关系为(ln(。 题目：复合反应动力学为由两个以上(化学反应计量式)或(动力学方程式)表示的化学反应过程。
　　题目：间歇釜式反应器有效体积不但与(反应时间)有关，还与(非生产时间)有关。
　　题目：平推流反应器实际体积与有效体积(相同)。推流反应器串联，总有效体积等于(各串联反应器有效题目：单个反应器串联操作能够提高反应(深度)，全混釜反应器串联釜数越多，反应器内CA变化越接近(平推流反应器)。 体积之和)
　　题目：反应器型式和操作方法的选择，一是(生产能力)的比较;二是反应(选择性)的比较。(复合反应) 要重点进行选择性的比较。
　　题目：相同条件下，用全混流反应器和平推流反应器处理物料，(平推流反应器)所需有效容积小。
　　题目：对于恒容过程，影响容积效率的因素为(反应级数)、(转化率)。
　　题目：对于恒容过程二级不可逆反应，容积效率和转化率的关系式为(21xA)
　　题目：反应级数越高，容积效率(越低);转化率越高，容积效率(越低)。
　　题目：平行反应，提高CA，有利于级数(高)的反应。选择(平推流)反应器最优。 题目：热稳定性是指反应器本身对(热扰动)具有自行恢复平衡的能力。 题目：实际反应器：物料流动存在一定程度的返混，反应物浓度(降低)，反应速度(降低)，使反应器容积(增大)。 题目：非理想流动，各流体微元在反应器内(停留时间)不同。返混越严重，流体微元间停留时间差别(越大)。 题目：反应温度恒定时，在反应物料为气相时主要通过(催化剂)和(反应物料)的加料量来控制反应压力。
　　题目：化学反应工程是一门以化学(热力)学和化学(动力)学为基础、研究化学反应工程问题的学科。 题目：(传递)过程与反应(动力学)是构成化学反应工程最基本的两个方面。前者属于外因，后者属于内因。
　　题目：化学反应过程按反应特征分类可分为(简单)反应和(复杂)反应，按热力学分类分类可分为(可 逆)反应和(不可逆)反应。
　　题目：理想流动模型是指(平推流)模型和(全混流)模型。
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学年第2学期《 化学反应工程》考试试题（A）卷
一．选择题 每题2分，共10分
1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而
Ａ．降低 Ｂ.升高 Ｃ.
A、B均可能
Ｄ.同可逆吸热反应
2．对于A → P
主 ， A → B（副）的平行反应，若反应级数α主 α副，在相同的操作条件和反应时间下，下列各种反应器所得转化率判断中正确的是
Ａ．CSTR PFR Ｂ.CSTR PFR Ｃ. PFR 多级CSTR串联
3．平推流反应器的Pe、N、σθ2值分别为
Ａ．0、0、 1 Ｂ.
Ｃ. 0、∞、0 Ｄ.
4．对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小
Ａ．PFR Ｂ.PFR后串接一个CSTR
Ｃ. CSTR Ｄ.CSTR后串接一个PFR
5．在相同反应体积时，保持其它操作条件亦相同，对于正常动力学，则
Ａ． XＡ PFR
XＡ 两个CSTR串联
XＡ 单个CSTR
Ｂ. XＡ 单个CSTR
XＡ 两个CSTR串联
XＡ 单个CSTR
XＡ 两个CSTR串联
Ｄ. XＡ PFR
XＡ 单个CSTR
XＡ 两个CSTR串联
1． C， 2、A ， 3、 D
二．讨论题（10分）
一间歇釜式反应器中进行一级不可逆反应，在相同的操作时间下采用大釜比用小釜所达到的转化率要高。这种说法是否正确？
答：.这种说法不正确。 4分 要点：由于操作时间相同，由t 1/kln 1/ 1-xA
一级反应 知，反应的转化率与反应器的体积无关，只与反应时间有关。 6分
三．计算题
有一级不可逆反应A → P，在85℃时反应速率常数为3.45×10-2 min-1，若日产400Kg的产品P,A和P的密度均为1.25Kg/l,今拟在一容积为10m3的间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0.5 h,最终转化率为95%，求:①每批操作所需反应时间？②若装填系数为0.
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