化学反应工程复习题

《化学反应工程原理》复习思考题第一章绪论1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。

2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。

第二章化学反应动力学1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。

2、反应速率常数的单位及其换算。

3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。

4、气固相催化反应的步骤及基本特征。

5、物理吸附与化学吸附的特点。

6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。

7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。

8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。

9、由已知的动力学方程推测反应机理。

第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征1、反应器设计的基本方程式。

2、理想间歇反应器的特点。

3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。

4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。

5、理想间歇反应器最优反应时间的计算.7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。

8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。

9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。

10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。

11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。

第四章理想管式反应器1、理想管式反应器的特点。

2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。

3、空时、空速、停留时间的概念及计算。

4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。

第五章理想连续流动釜式反应器1、全混流反应器的特点。

2、全混流反应器的基础方程及应用。

3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。

4、全混釜的图解计算原理及图解示意。

5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。

6、返混产生的原因及限制返混的措施。

7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。

8、多釜串联反应器的图解法计算原理。

第七章化学反应过程的优化1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。

2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。

3、自催化反应反应器的选型分析。

4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。

5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。

6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。

7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。

第八章气固相催化反应过程的传递现象1、气固相催化反应的全过程及特点。

2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。

3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。

4、气体流速对外扩散的影响分析。

5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。

6、达姆克勒准数、西勒模数的定义及物理意义。

7、影响内部效率因子的因素分析。

8、内扩散阻力的判别及改善颗粒内传质的措施。

9、等温条件下总效率因子的定义。

《化学反应工程》例题一、填空题1.按操作方式分类可将反应器分为间歇反应器、连续反应器和半间歇半连续反应器三种。

2.空间时间指反应器有效容积与之比。

3.变分子数反应计算中的膨胀因子是指________________ _所引起反应系统内总分子数的改变量。

4.平推流反应器内的返混程度为。

5.属于理想吸附的等温方程是_________ ______ 。

6.循环比R表示循环物料的流量与流量之比。

7.多级全混流模型的模型参数为，其值可由实验确定。

8.对可逆放热反应，随温度升高，反应速率常数；平衡常数。

9.在若干个过程串连组成的系统中，若其中某一步的速率与其他各步相比慢了许多，则该步骤就是整个过程的_________步骤。

10.气固相催化反应中消除外扩散影响常用的措施是；消除内扩散影响常用的措施是。

11．理想反应器分为、和三种。

12. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

13．物理吸附与化学吸附相比，其吸附力较__ __ ，吸附活化能较__ _ _。

14.转化率是反应掉的A与的比值。

15.选择性是与反应掉A的比值。

16.收率是与通入A的比值。

17.返混是指不同______________________________相互混合。

18．变分子数反应计算中的膨胀因子是指__________________ ____反应系统内总分子数的改变量。

19.活化能的大小直接反映了反应速率对___ ____的敏感程度。

20.一级反应以浓度表示的反应速率常数为k ，则以分压表示的反应速率常数k p = 。

21.理想吸附模型假设催化剂表面各处的吸附能力 ，各吸附位具有 的能量。

22.气固相催化反应包括 、 、 、 、 、 和 七个步骤。

23.气体在固体表面上的物理吸附是靠 键结合的，化学吸附是靠 键结合的。

24．按传热方式分类可将反应器分为 、 和 三种。

25．按相态分类可将反应器分为 和 两种。

26. 工业反应器优化的主要目标是 和 。

二、单项选择题1.反应C 4H 10→2C 2H 4 + H 2，k=2.0s -1，则反应级数n= 。

A. 0B. 1C. 2D. 32.气相反应A + B → 3P + S ，A 与B 以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子δA = 。

A. –2B. –1C. 1D. 23.对于自催化反应，当要求的转化率较高时，最合适的反应器形式为 。

A.全混流 B.平推流 C.多段串联全混流4.对两平行反应若P 为目的产物，当n 1﹥n 2时，应选择的反应器形式为 。

A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 平推流反应器串全混流D. 全混流串接平推流反应器5.如果平行反应为一级不可逆反应，若E 主＞E 副，要提高主产物的选择性应 。

A. 提高浓度 ，B 提高温度， C. 降低浓度， D. 降低温度P SA三、名词解释 1．质量收率 2．空时 3．膨胀率4．等温催化剂的外部效率因子 5、单程收率 6、总收率 7. 化学反应速率 8. 催化剂的堆积密度 9. 催化剂的颗粒密度 10．床层空隙率 11. 控制步骤 12. 催化剂 13. 瞬时选择率 14. 空速 15. 膨胀因子 二、推测题1、在某催化剂上进行如下可逆反应，A B + S ，反应机理为：a. A+σ→Aσb. A σ→Bσ+Sc. Bσ→B +σ若b 为控制步骤，试推导理想吸附的动力学方程。

2、已知动力学方程推测反应机理。

()1---=++⎛⎫- ⎪⎝⎭s A A s R R A A A R RR A k K P k K P r K P K P P k P K三、分析问答题k1 R（主反应）1.对于平行反应 A+Bk2（副反应），为提高R的选择性，请选择合适的反应器型式和操作方式，并画出示意图说明之。

已知：2212,R A B S A Br k C C r k C C==2.工业上为限制连续搅拌釜的返混，常采用多釜串联的操作，请画出示意图说明多釜串联反应器中反应物的浓度分布情况；对正级数的简单反应说明限制返混的意义。

3.写出达姆克勒准数的定义定义式，结合此式解释其物理意义。

4、简述气—固相催化反应的动力学步骤？5、简要叙述固定床的特点(优、缺点)。

6．结合以下图形说明自催化反应当要求转化率不同时应该选择的反应器形式。

7．工业上常采用多釜串联的操作，请画出示意图说明完成同样的反应，达到相同的转化率，多釜串联反应器的体积会比单段釜小。

8．结合下图说明可逆放热反应最优温度序列的实施。

n nb bg b gkC kCDak aC k a1=-=9、画出多段绝热反应器段间用原料冷激气和惰性气体冷凝时的最佳温度序列的实施情况。

10. 比较物理吸附和化学吸附的不同。

11. 简述全混流反应器的特点12.可逆反应最优温度条件的实施有哪些方法？画图说明。

四、计算题1.等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A → B + C ，在5分钟内有50%的A 分解,要达到分解率75%问需多少时间？2. 在温度555K 、压力0.294MPa 条件下在平推流反应器中进行反应，其动力学方程为A A r kC -=,已知k=0.27s -1,进料中含A30%（摩尔分数）其余为惰性物料，A 的加料流率为6.3mol/s ,y A0=0.5 ,为使反应器出口转化率达95% ，求反应器的体积。

3．一级不可逆反应A → R ，在85℃时k=3.45h-1,在一容积为10m 3的连续釜式反应器内进行时，物料处理量为1.5m 3/h,转化率为0.95．若改用两个容积相等的串联釜操作，其它条件都不变，求需反应器的总体积。

4．在体积为V R 的反应器中进行均相等温反应A →R ，2A A r kC -=当该反应器为CSTR 时，x Af =50%,若将此反应器改为PFR, x Af 等于多少？5． 气相一级反应2A →B+2C ，等温等压下在一平推流反应器中进行，压力为0.1MPa,温度700℃，反应速率常数k=0。

97s -1,进料量F A0=0.4kmol/min ,出口转化率达80% ，求反应器体积。

6．已知一级反应在PFR 中进行，出口转化率为0.9.现将该反应移到一个CSTR 中进行，若两反应器体积相同，且操作条件不变，问该反应在CSTR 的出口转化率为多少？7．均相气相反应A → 3R ，其动力学方程为A A r kC -=,该过程等温等压下在一平推流反应器中进行，其中k=10-2s -1,进料量V 0=571m 3/h ,y A0=0.5 ,为使反应器出口转化率达80% ，求反应器体积。

8．反应30.158/min.A A r C mol cm -=已知C A0=1.5×10-4mol/cm 3 ，进料流量为500cm 3/min,用一个5L 的全混流与两个2.5L 的全混流反应器串联操作，哪一个转化率大，分别是多少？9．有一液相二级不可逆反应，反应速率方程为:2A A r kC -= kmol/L ·min ,已知：20℃时，k=1.97L/kmol.min , C A0 =0.004kmol/L ,加料速度为V 0=171L/h,转化率为0.8，求： ①在平推流反应器中完成该反应所需的体积。

②在全混流反应器中完成该反应所需的体积。

10、有一液相二级不可逆反应，反应速率方程为:2AAkc r =- kmol/h.·m 3,已知：20℃时，k=10 m 3/kmol ·h , C A0 =0.2kmol/m 3,加料速度为2m 3/h,比较下列方案何者x A 最大。

(1).V R 为4m 3的平推流反应器；(2).平推流后串一全混流反应器V R 各为2m 3； (3) 全混流后串一平推流反应器V R 各为2m 3； (4).采用两段全混流串联V R 各为2m 3。