0、1习题《催化反应工程》
化学反应工程练习题
化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀．填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。
2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。
3.反应器处在⾮稳定的操作状态下，当操作参数有⼩的扰动，反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象，称为__________。
4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。
5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。
6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。
7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。
8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________，其⽆因次⽅差σ2＝__________，⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2＝__________。
9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。
10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。
当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。
11. ⼀级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出⼝转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。
12. 某⼆级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ，在平推流反应器中进⾏时，空时τ=__________。
反应工程习题--答案
A B。
试以产物B的6.1、在半径为R的球形催化剂上，等温进行气相反应浓度C B为纵座标，径向距离r为横座标，针对下列三种情况分别绘出产物B的浓度分布示意图。
（1）化学动力学控制（2）外扩散控制（3）内、外扩散的影响均不能忽略图中要示出C BG，C BS及C Be的相对位置，它们分别为气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处B的浓度，C Be是B的平衡浓度。
如以产物A的浓度CA为纵座标,情况又是如何?解(1)以产物B的浓度为纵座标(2)以产物A的浓度为纵座标6.3 某催化剂,其真密度为3.60g/cm3,颗粒密度为1.65g/cm3,比表面积为100m2/g.试求该催化剂的孔容,孔隙率和平均孔半径.解:6.13 在150℃,用半径100μm的镍催化剂进行气相苯加氢反应,由于原料中氢大量过剩,可将该反应按一级(对苯)反应处理,在内,外扩散影响已消除的情况下,测得反应速率常数k p=5min-1, 苯在催化剂颗粒中有效扩散系数为0.2cm2/s,试问:(1)在0.1Mpa 下,要使η=0.8,催化剂颗粒的最大直径是多少?(2)改在2.02Mpa下操作,并假定苯的有效扩散系数与压力成反比,重复上问的计算.(3)改为液相苯加氢反应,液态苯在催化剂颗粒中的有效扩散系数10-6cm2/s.而反应速率常数保持不变,要使η=0.8,求催化剂颗粒的最大直径.解:用试差法从上二式可解得当η=0.8时,需d p<6.36cm(2)2.02Mpa时,De≈0.2×0.101/2.02=0.01 cm2/s,与此相对应:同上法可求得当η=0.8时,需d p<1.42cm(3)液相反应时,De=1×10-6cm2/s,与此相应的φ为21.51dp,同上法可求得当η=0.8时,需d p<0.0142cm.6.14 一级不可逆反应A B,在装有球形催化剂的微分固定床反应器中进行温度为400℃等温,测得反应物浓度为0.05kmol/m3时的反应速率为 2.5 kmol/m3床层﹒min ,该温度下以单位体积床层计的本征速率常数为k v=50s-1,床层孔隙率为0.3,A的有效扩散系数为0.03cm2/s,假定外扩散阻力可不计,试求:(1)反应条件下催化剂的内扩散有效因子(2)反应器中所装催化剂颗粒的半径实验测得(-R A)=0.0417 kmol/s﹒m3床层,解上二式得η=0.0167,可见内扩散影响严重.由η=1/φ=1/8.13dp=0.0167,可解出dp=7.38cm,即反应器所装催化剂的颗粒半径为3.69cm.6.15 在0.10Mpa,530℃进行丁烷脱氢反应,采用直径5mm的球形铬铝催化剂,此催化剂的物理性质为:比表面积120m2/g,孔容0.35cm3/g,颗粒密度1.2g/cm3,曲节因子 3.4.在上述反应条件下该反应可按一级不可逆反应处理,本征反应速率常数为0.94cm3/gs,外扩散阻力可忽略,试求内扩散有效因子.解:丁烷分子量为58,λ=10-5cm,<ra>=2Vg/Sg=58.3×10-8cm,λ/2<ra>=8.576,此值与10接近,故可近似扩散是以奴森扩散为主:由(6.60)式算得η=0.465.6.16 在固定床反应器中等温进行一级不可逆反应,床内填充直径为6mm的球形催化剂,反应组分在其中的扩散系数为0.02cm2/s,在操作温度下,反应式速率常数等于0.01min-1,有人建议改有3mm的球形催化剂以提高产量,你认为采用此建议能否增产?增产幅度有多大?假定催化剂的物理性质及化学性质均不随颗粒大小而改变,并且改换粒度后仍保持同一温度操作.解:故采用此建议产量的增加是很有限的，增产量为0.00037.3 由直径为3mm的多孔球形催化剂组成的等温固定床,在其中进行一级不可逆反应,基于催化剂颗粒体积计算的反应速率常数为0.8s-1,有效扩散系数为0.013cm2/s,当床层高度为2m时,可达到所要求的转化率.为了减小床层的压力降,改用直径为6mm的球形催化剂,其余条件均不变,,流体在床层中流动均为层流,试计算:(1)催化剂床层高度;(2)床层压力降减小的百分率.解(1)求dp为6mm的床层高度L2,已知数据:dp1=3mm=0.3cm,dp2=0.6cm,L1=2m,kp=0.8s-1,De=0.013cm2/s(2)求床层压力降减小的百分率:假定床层的空隙率不变,则有:层流流动时:(1),(2)式联立:床层压力降减少的百分率为:7.6 在绝热催化反应器中进行二氧化硫氧化反应,入口温度为420℃,入口气体中SO2浓度为7%(mol);出口温度为590℃,出口气体中SO2含量为2.1%(mol) ,在催化剂床层内A,B,C三点进行测定.(1)测得A点的温度为620℃,你认为正确吗?为什么?(2)测得B点的转化率为80%,你认为正确吗?为什么?(3)测得C点的转化率为50%,经再三检验结果正确无误,估计一下C点的温度.解(1)绝热床内的温度是呈线性上升的,出口处温度最高,床内任一点温度不可能高于出口温度,故620℃是不可能的.(2)出口处SO2的转化率为(0.07-0.021)×100%/0.07=70%.床层内部任一点处转化率不可能高于70%,故转化率为80%是不可能的.(3)△t=λ△X A, 590-420=λ×0.7 λ=(590-420)/0.7=242.867.12 图7.C和图7.D分别为两个化学反应的T-X图,图中AB为平衡曲线,NP 为最佳温度曲线,AM为等温线,GD为绝热线,GK为非绝热变温操作线,HB为等转化率线.(1)试比较这两个图的差异,并说明造成这些差异的根本原因.(2)采用固定床反应器进行图7.C所示反应,分别按MA,GD和GK操作线操作,要求最终转化率达到50%,试比较这三种操作所需催化剂量的大小,说明原因.(3)对图7.D所示的反应,重复(2)的比较.(4)对于(2)和(3)的比较结果,你认为是普遍规律呢还是个别情况.解:(1):图7.C 图7.DA.T升高,平衡转化率减小 T升高,平衡转化率增大B.有最佳温度曲线无最佳温度曲线C.绝热操作线斜率为正绝热操作线斜率为负D.非绝热变温操作线有热点非绝热变温操作线有”冷点”造成以上差异的根本原因是:图7.C是可逆放热反应的X-T关系,而图7.D 是可逆吸热反应的X-T关系.(2)因是可逆放热反应,操作线接近TOP线的程度越大,催化剂用量越小,从图7.C看,在转化率从0到50%这一范围内,MA线最接近TOP曲线,所以等温操作所需催化剂最少,绝热操作(GD线)居中,非绝热变温操作(GK线)催化剂用量最大.(3)对图7.D,是吸热反应,反应温度高则催化剂用量小,从图7.D看,GK线的操作温度最高,催化剂用最最小,绝热操作居中,等温操作温度最低,因而催化剂用量最大.(4)等温操作线的位置(即等温操作所维持的温度)对(2),(3)的比较结果有很大影响,例如图7.C的等温操作线MA左移(即降低等温操作的操作温度),它与T OP 曲线的接近程度就会发生变化,与GD线和DK线相比,在转化率0到50%范围内,MA线不一定最接近T OP线,因而不一定是等温操作所需催化剂用量最小.对图7.D,如果等温操作线MA右移,即提高等温操作的温度,可使MA,GD和GK各线的操作温度的高低顺序发生变化.另外,如果最终转化率不是50%,例如是70%,对图7.C,在反应后期(即转化率接近70%的部分)最接近T OP线的是GD线,绝热操作的催化剂用量最小(反应后期接近T OP线的程度对催化剂用量大小起关键作用.所以说,(2),(3)比较结果,并非普遍规律.7.15 常压下用直径为6mm的球形氧化铝为催化剂进行乙腈合成反应,操作条件与习题7.10同,此时内扩散影响不能忽略,而外扩散影响可不计,氧化铝的物理性质如下:孔容0.45cm3/g,颗粒密度1.1g/cm3,比表面积180m2/g,曲节因子等于3.2.试计算第一段的催化剂用量.解:r’A----反应速率,kmol/m3粒子﹒h ρb----颗粒密度,kg/m3粒子r’A=ρb× 3.08×104exp(-7960/T)(1-X A) kmol/hm3粒子,而r’A=kpC A=kpC A0(1-X A)T0/T,kp是以颗粒体积计的反应速率常数,因此,代入数据得:化简之题给: V g=0.45 cm3/g S g=180m2/g=180×104cm2/g平均孔径<ra>=2V g/S g=2×0.45/180×104=5×10-7cm常压下气体分子运动的平均自由程近似等于10-5cm,因此,λ/2<ra>=10-5/(2×5×10-7)=10,可见以努森扩散为主,乙炔分子量为26,故:由7.10题解知,第一段绝热热线方程是T=770.4+171.5x A进口处()()1/4469.5770.4exp3980/770.414.11 =-=φ出口处可见,第一段床层各处内扩散影响严重,因此有η=1/φ第一段催化剂用量:计算得到X A与f(X A)的一系列数值如下:(7.10)题已算出F A0=22.09 kmol/h,因此有:w 1=22.09×4.311=95.23 Kg7.10在氧化铝催化剂上进行乙腈的合成反应:设原料气的摩尔比为C 2H 2:NH 3:H 2=1:2.2:1,采用三段绝热式反应器,段间间接冷却,使每段出口温度均为550℃,而每段入口温度亦相同,已知反应速率式可近似地表示为:式中A x 为乙炔的转化率,液体的平均热容为128/=⋅pC J mol K ,如要求乙炔转化率达到92%,并且日产乙腈20吨,问需催化剂量多少?解:以A 表示乙炔, 在热衡算中忽略反应过程总摩尔数的变化,并把各段的p C视为相等,对每一段均有:依题意,各段进出口温度相等即各段△T 相等,所以各段转化率差△X A 亦相等,因此有:△X A =1/3×0.92=0.3067各段△T 为: △T=171.5△X A =171.5×0.3067=52.59K因而各段进口温度=823-52.59=770.4K因此,w 1=22.09×0.2576=5.690 Kg23催化剂总重量=5.69+9.304+22.96=37.95 Kg8.2 用1.2M 的氨水吸收某生产装置出口气中的二氧化喘,当气流主体中二氧化碳分压为1.013×10-3Mpa 时,该处的二氧化碳吸收速率为多少?已知:液相中CO 2和NH 3的扩散系数均为3.5×10-5cm 2/s,二级反应速率常数为38.6×105cm 3/mols,二氧化碳的溶解度系数为 1.53×10-10mol/cm 3Pa,k L =0.04cm/s,k G =3.22×10-10mol/cm 2sPa,相界面积a L =2.0cm 2/cm 3.解:按拟一级反应处理,反应速率常数:5331238.610 1.210 4.632100.0410.06--==⨯⨯⨯=⨯===八田数B L k k C s k 属于快速反应,其增大因子:10.06==β因此:亦即:。
反应工程作业题答案
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222C H O H O 2H C H O 2H O +→+32222C H O H 3O 2C O 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） 反应的选择性；（2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0设甲醇的转化率为X A ，甲醛的收率为Y P ，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 moln O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol所以，反应器出口气体组成为：组分 摩尔数（mol ） 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.392.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w C OC O r k y y k m o lk g h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。
(完整word版)《催化剂工程》期末考试试题
《催化剂工程》期末考试试题一、单项选择题（每小题3分，共18分）1．在化学反应中,催化剂不能够（）（A）改变反应速度（B）改变反应热力学平衡位置（C）保持颗粒形态（D）参与反应物之间的化学反应2．经过焙烧后的催化剂多数尚未具备催化活性，必须用氢气或其他还原性气体还原成为活泼的金属或低价氧化物，这步操作称为催化剂的（）（A）浸渍（B）活化（C）预处理（D）成型3．某催化反应的单程收率(亦称得率)Y与其转化率X和选择性S的关系是（）（A）Y=S/X（B）Y=X-S （C）Y=X/S （D）Y=XS 4．经离子交换法制成的各种分子筛衍生物的Br nsted酸性顺序正确的是（）（A）H型 < La型（B） Mg型> Ca型（C）Sr型 < Ba型（D）Ba型> Mg型5．最早实现沸石择形催化的分子筛是（）（A）ZSM-1 （B）ZSM-3 （C）ZSM-5 （D）ZSM-7 6. 以（）聚合方法合成的各种聚烯烃已是世界上比例最大的聚合物产品，其中（）的产量占首位.（A）配位、聚乙烯（B）配位、聚丙烯（C）自由基引发、聚乙烯二、填空题（每小题2分，共26分）7．催化剂从小试鉴定到开发成果的稳定工业化之间，还有一段不短的历程.8. 纳米催化材料的一般制备方法涉及催化剂的、和的制备.9.催化剂性能及其应用主要取决于复杂的和 .10.分子筛形状选择性分为选择性、选择性和选择性三类.11.工业催化剂的寿命随而异，各类寿命大不相同．12.反应气体在催化剂表面上以进行化学吸附时，其反应活性最好.13.固定床催化剂装填最重要的要求是保持降均匀．14.在第四代聚丙烯催化剂制备工艺中，控制是关键技术三、简答题(共38分)15.试述纳米催化材料的几种一般制备方法.（9分）16.一种好的工业催化剂应该满足哪些基本要求?（8分）17. 纳米材料物理性能的特点归纳为哪些效应？（12分）18．试述纳米催化材料的几种一般制备方法.（9分）四、分析题(共18分)19.以N2和H2为给料气可以通过不同途径合成NH3，该反应具体过程的可能势能图如下图所示。
《化学反应工程》课后习题答案
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
CA(mol/L)
0.9
0.61
0.42
0.28
0.17
0.12
0.08
0.045
0.03
试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据，作出CA～t的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。
1绪论
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算
（1）（1）反应的选择性；
（2）（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：
（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为
所以，甲醇的全程收率为
Y总=21.25/26.82=79.24%
甲醇的单程收率为
Y单=21.25/138.4=15.36%
2反应动力学基础
2.1在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前A的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A的浓度随时间变化的数据如下：
切线的斜率为
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：
催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为3%，其余为N2,H2气体，改变进口原料气流量Q0进行实验，测得出口CO的转化率为：
《催化反应工程》试题
硕士《催化反应工程》试题注意：每大题各20分，第一至第四大题必做，第五、第六大题任选一题。
一、独立反应数与独立反应1．说明反应体系的独立反应数与其原子矩阵和化学计量系数矩阵秩的关系；独立反应数= 反应组分(n) - 原子矩阵的秩(Rβ)独立反应数= 化学计量系数矩阵的秩(R)2．以甲烷为原料通过变换反应制造合成气时，反应体系中包含以下组分：CO2、H2、CO、CH4、H2O、N2，确定反应系统的独立反应数，并写出一组独立反应。
对原子矩阵进行列变换之后：由此得原子矩阵的秩(Rβ) = 4独立反应数= 反应组分(n) - 原子矩阵的秩(Rβ) = 6 – 4 = 2选定CH4和CO为关键组分，则得出反应方程式为：二、催化反应本征动力学很多研究者对在氧化铁催化剂上进行的逆变换反应CO2+H2=CO+H2O进行了研究，并提出了各自的动力学方程。
试分析下述动力学方程各代表什么样的反应机理。
1．COCO CO CO p O H CO H CO CO p K p K K p p p p k dtdp ++-=-2222221)/(此过程为催化剂表面吸附态的反应物及产物之间的表面化学反应所控制，其中H 2和H 2O 不被催化剂所吸附。
反应机理如下：（1） CO 2 + M → CO 2·M（2） CO 2·M + H 2 → H 2 O+ CO ·M （3） CO ·M → CO + M 推导过程如下： CO 2的吸附脱附达平衡：CO 的吸附脱附达平衡：催化剂表面：化学反应控制，则：将的值带入，化简得：令则可以得：COCO CO CO p O H CO H CO CO p K p K K p p p p k dtdp ++-=-2222221)/(2．33321)1()(222222CO O H CO H CO p O H CO CO p K p K p K p p K p p k dtdp +++-=-此过程为催化剂表面吸附态的反应物及产物之间的表面化学反应所控制，其中H 2不被催化剂所吸附，CO 2占据3个活性吸附位， H 2 O 占据2个活性吸附位。
反应工程题(前三章) (1)
化学反应工程前三章复习题1、填空（20’）1、气相反应C6H6+3H2→C6H12的膨胀因子δC6H6等于。
2、某复合反应目的产物的选择性为60%，反应物的转化率为90%，则目的产物的产物的收率为。
3、对于自催化反应，最合适的反应器为。
4、在连续流动反应器中，空时为。
5、在等温间歇釜式反应器中进行的某平行反应{A→B，k1=1min-1；A→D，k2=2min-1}反应进行到某一时刻时，产物D的浓度为6mol/L，则B的浓度为。
6、根据反应体系相态数的不同，化学反应可分为反应和反应。
7、在等温间歇釜式反应器中进行某一级不可逆反应S→P，反应器体积为10m3，反应时间为20min时，反应物转化率为70%，若反应器体积为30m3，反应物转化率达到70%所需反应时间为。
8、多级全混釜串联模型当釜数N= 为全混流，当N= 为平推流。
2、判断对错（10’）（）1、可逆吸热反应，r A随X A增加而增加。
（）2、全混流反应器中的组分浓度等于出口流中的组分浓度。
（）3、某反应A→B，反应速率r A=kC A n(n>0)，当出口转化率相同时，此反应在PFR中进行比在CSTR中进行所需的反应体积小。
（）4、正常动力学，出口转化率相同，同一单一反应在不同反应器中进行时，所需反应体积大小顺序为单个全混流>多釜串联>单个活塞流。
（）5、对于反应前后总摩尔数不变的气相反应可视为恒容反应。
（）6、管式反应器长度远大于直径，内部没有搅拌装置，属连续操作。
（）7、化学反应器的操作方式分为间歇操作、连续操作和半连续操作。
（）8、单一反应的转化率和收率在数值上相等。
（）9、全程转化率是以反应器入口物料为基准所计算的转化率。
（）10、化学反应工程中的“三传一反”三传是指质量传递、热量传递和能量传递。
3、计算题（70’）1、某气相1级反应A→2R+S在等温、等压的实验室反应器内进行，原料含A75%（摩尔分数），惰性气体25%，经8min后其体积增加了1倍，求此时的转化率及该反应在此温度下的速率常数。
反应工程练习题
一、单项选择题：1.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( C)。
A ．物理吸附B ．化学反应C ．化学吸附D ．质量传递2.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B )A ．堆(积)密度B ．颗粒密度C ．真密度D ．平均密度3.某液相反应，其反应式可写成A+CR+C 这种反应称为(B )A ．均相催化反应B ．自催化反应C ．链锁反应 D.可逆反应4.下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。
（B ）A. 均匀表面B. 多分子层吸附C. 分子间无作用D. 吸附机理相同6.下列属于理想吸附等温方程的是_______。
（A ）A. Langmuir 型B. Freundlich 型C. Temkin 型D. BET 型7.催化剂颗粒扩散的Thiele 模数Φ值的大小反映了表面反应速率与_______之比。
（C ）A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率8.气固催化反应的内扩散模数e m S V L D C k L /1-=φ，其中L 为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。
（C ）A. 厚度/2B. RC. R/2D. R/39.如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数 AA.不随时间变化，可能随位置变化B.随时间变化，也随位置变化C.不随时间变化，也不随位置变化D.随时间变化，但不随位置变化10.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学11.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A ）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递12.下列属于非均相反应的是_______。
（B ）A. 乙酸和乙醇的酯化B. 加氢脱硫C. 氢气燃烧D. 烃类气相裂解13.化学反应O H N H NO 222222+⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。
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《催化反应工程》习题(Catalytic Reaction Engineering)上海师范大学生命与环境学院
郭亚军教授
2010年9月—2011年1月
0 绪论
1、2004、2006、2008、2010
International Symposia on Chemical Reaction Engineering (ISCRE) 情况综述。
2、化学反应工程。
3、催化反应工程。
4、催化反应工程主要研究内容。
5、“工程放大”及其方法。
6、数学模拟放大法示意图。
7、反应器设计与模型建立流程示意图。
1 化学反应动力学基础
1、银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:
2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O
2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O
进入反应器的原料中，甲醛:空气:水蒸气＝2:4:1.3（物质的
量比），反应后甲醇的转化率为72％，甲醛的收率为62.9％。
试计算：
（1）反应的选择率；
（2）反应气体的出口组成。
2、甲醛合成过程中含有组分。
已知反应器进口各组分的摩尔分数为y i,in ，i 代表各组分。
取CO 和CO 2加氢反应为关键反应，分
别导出：
出口气体中关键组分的摩尔分数为和
时，其余各
组分的摩尔分数。
2
CO y CH CH y 3
3、确定下列反应物系的独立反应数
[CO,CO2,H2,CH3OH,H2O,CH4,CH3OCH3,C4H9OH,N2]
⎪⎩
⎪⎨⎧−→−−→−−→−→T S
P A 32
1
)
- E (E k )- E (E k R - E E T opt 210
2130
32
3ln =平行反应
4、平行反应：
P 为目的产物，各反应均为一级不可逆放热反应，反映活化能依次为E 2<E 1<E 3，证明最佳温度
5、丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应式为：
()(
)
+⇔===+⇔===⇔+===6464264848484(C)(B)(A)H C )H (C H )H (C )H (C )
H (C H C （1）写出（A ）为控制步骤的均匀吸附动力学（2）写出（C ）为控制步骤的均匀吸附动力学方程；（3）写出（B ）为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应
物和产物的吸附都很弱，问此时反应对丁烯是几级反应。
26484H H C H C +⇔假设反应按如下步骤进行
6、试从四氢呋喃热分解的半衰期t0.5(即x=0.5时)数据，
确定其反应率方程。
P0/k pa28.46 27.13 37.24 17.29 27.40 t0.5/min 14.5 67 17.3 39 47
t/℃569 530 560 550 539
7、液相中反应物A 通过生成中间产物AE 转化为产物B ，
E
B AE E A +→⇔+速率方程可表示为
A
CA CA C K k dt d +=-其中k,K 为常数。
试验测定数据如下表，试计算k,K 。
t/h 07.45×10-38.57×10-3
9.56×10-3
C A /mol/m 3
10.0
1.0
0.5
0.25
8、铂催化剂上乙烯深度氧化的动力学方程可以表示为r=kp A p B /(1+K B p B )2，式中p A ,p B 分别为乙烯及氧的分压。
473K 等温下的实验数据如下表。
试求该温度下的反应速率常数k 和吸附平衡常数K B
序号
p A /103MPa p B /103MP a
r ×104(mol/g·min)
18.99 3.230.672214.22 3.00 1.07238.86 4.080.59848.32 2.030.7135 4.730.890.61367.75 1.740.83477.75 1.820.8288 6.17 1.730.6569 6.13 1.730.69410 6.98 1.560.79111
2.87
1.06
0.418
CO H CH OCH CH ++→2433反应在等温间歇反应器中进行，测得下列数据
9、二甲醚在504℃时热分解反应为
反应在等温间歇反应器中进行，测得下列数据
试确定反应级数与反应速率常数。
t/s 039077711953155∞
p 0/kP a 41.654.465.174.9103.9124.1。