化学反应过程与设备试题

化学反应过程与设备试题
一.选择题（每题2分，共20分）
1.化学反应器的分类方式很多，按的不同可分为管式、釜式、塔式、
固定床、流化床等。

A. 聚集状态； B、换热条件； C、结构； D、操作方式
2.釜式反应器可用于不少场合，除了。

A、气－液相反应；
B、液－液相反应；
C、液－固相反应；
D、气－固相反应
3.间歇操作的釜式反应器出料组成与反应器内物料的最终组成。

A、不相同；
B、可能相同；
C、相同；
D、可能不相同
4.反应釜加强搅拌的目的是。

A、强化传热与传质；
B、强化传热；
C、强化传质；
D、提高反应物料温度
5.釜式反应器的换热方式有夹套式、蛇管式、回流冷凝式和。

A、列管式；
B、间壁式；
C、外循环式；
D、直接式
6.管式加热炉传热的主要工艺指标有：全炉热效应.热负荷火墙温
度,流速和全炉压力降。

A.炉管结焦时间
B.炉管表面热强度
C.燃烧室辐射强度
D.烟囱抽力
7.当化学反应的热效应较小，反应过程对温度要求较宽，反应过程要求单程
转化率较低时，可采用。

A、自热式固定床反应器；
B、单段绝热式固定床反应器；
C、换热式固定床反应器；
D、多段绝热式固定床反应器。

8.固定床反应器具有反应速度快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等
特点，床层内的气体流动可看成是。

A、湍流；
B、对流；
C、理想置换流动；
D、理想混合流动
9.流化床反应器通常都由壳体、气体分布装置、、换热装置、气
固分离装置和固体颗粒的加卸装置所构成.
A、搅拌器
B、内部构件
C、导流筒
D、密封装置
10.对气—固相流化床反应器，操作气速应。

A、大于临界流化速度；
B、小于临界流化速度；
C、大于临界流化速度而小于带出速度；
D、大于带出速度
二.填空题（每空1分，共20分）
1.化学反应器是。

根据物质的聚集状态分，化学反应器可分为：和两大类。

2.釜式反应器主要应用于液-液均相和非均相、气-液相等反应过程，操作时温度、浓度容易，产品质量。

在化工生产中，既可适用于间歇操作过程，又可用于操作过程；可单釜操作，也可多釜串联使用；但若应用在需要较高转化率的工艺要求时，有的缺点。

3.管式反应器主要用于气相或液相连续反应过程，具有容积，易于 -等优点；能承受较高的，故用于加压反应尤为合适；但对于慢速反应，则有需要管子，压降较大等方面的不足。

4. 固定床反应器具有反应速度、催化剂颗粒、可在高温高压下操作等特点，床层内的气体流动可看成是。

5．空间速度简称，是指在单位时间内所通过的原料气的流量。

用S V表示，单位为。

6.流化床反应器具有传质、传热速率，床层温度，操作等突出优点，在生产中得到广泛应用。

三．简答题（每题6分，共30分）
1.釜式反应器维护要点是什么？
2.流化床反应器的特点是什么？
3.解释下列参数：空速S V ;催化剂空时收率S W;催化剂负荷S G.
4.催化作用的基本特征是什么？
5.气液相反应器选择时考虑的因素有哪些？
四．计算题（每题10分，共20分）
1.有液相反应：
A +
B ≒P + R
在120℃时，正逆反应速率常数分别为K1=8L/(mol min),k2=1.7L/(mol min)。

反应在单一连续操作釜式反应器中进行，有效装料量为10L,两股进料同时等量导入反应釜，其中一股含组分A为3.0mol/L，另一股含组分B为2.0mol/L。

反应动力学方程式为
-r A= - r B= K1c A c B-K2c P c R
若当组分B的转化率为0.8时，每股料液的进料流量为多少？
2. 乙烯在液体催化剂作用下氧化生产乙醛
C2H4（气）+ 0.5O2→ CH3CH0（气）
采用球形封头的鼓泡塔式反应器连续操作，气液并流，已知塔内气体混合物的平均流量为4746m3/h，平均空塔气速为0.715m/s,气液混合物的含气率为0.3417，单位时间、单位体积纯液体中得到产物乙醛的量为0.15kg/(L h)。

若要求乙醛的产量为85Kmol/h,试确定该塔的外形尺寸。

五.设计题（10分）
今有下列液相平行反应：
A+B→R d c R/dt = K1c A c B0.3（主反应，R为目的产物）
A+B→S dCs/dt= K2c A0.5c B1.8
应采用那种反应器和操作方式？
化学反应过程与设备答案
一.选择题（每题2分，共20分）
1C 2D 3B 4A 5A ,6B 7B 8C 9B 10C
二.填空题（每空1分，共20分）
1 进行化学反应的设备均相反应器非均相反应器
2 控制均一连续需要较大容积
3 小控制压力长
4 快不易磨损理想置换流动
5 空速标准态下 h-1
6 高均匀稳定
三．简答题（每题6分，共30分）
1.釜式反应器维护要点是什么？ P181
2.流化床反应器的特点是什么？ P19
3.解释下列参数：空速S V ;催化剂空时收率S W;催化剂负荷S G. P129
4.催化作用的基本特征是什么？ P103
5.气液相反应器选择时考虑的因素有哪些？ P35
四．计算题（每题10分，共20分）
1. P68
解：按液相恒容反应计算。

c A0=3.0/2=1.5(mol/L)，c Bo=2.0/2=1.0(mol/L)
C p0=0，c Ro=0
所以c B=c Bo(1-x B)=1.0×(1- 0.8)= 0.2(mol/L)
c A=c A0 -c Bo x B=1.5 -1×0.8= 0.7(mol/L)
c P=c B0x B =1×0.8= 0.8(mol/L)
c R=c B0X B=1×0.8= 0.8(mol/L)
则V=V R(-r A)/(c A0-c A)=V R(k1c A c B-k2c P c R)/(c A o-c A)
=100×(8×0.7×0.2 -1.7×0.8×0.8)/(1.5-0.7)= 4(L/min)
所以，两股进料中每一股进料量应为2L/min。

2 解(1)计算气液混合物体积V R
0.15kg/(L h)=0.15×1000kg/(m3 h)=150 kg/(m3 h)
乙醛的产量：
85Kmol/h=85×44kg/h=3740kg/h
式中44为乙醛的相对分子质量。

则静液层体积：
V L=3740/150=24.93 (m3)
所以得气液混合物的体积：VR=V L/(1-εG)= 24.93/（1-0.3417）=37.87(m3) （2）计算塔径D
D=0.0188×（4746/0.715）1/2 =1.53(m)
（3）计算气液分离空间体积V E
取αK=0.75，得分离空间高度：
H E=0.75×1.53= 1.15(m)
故V E=3.14×1.532×1.51/4=2.11(m3)
(4) 计算顶部封头体积V C
取φ=1，得顶部封头体积：
V C =3.14×1.533/12 =0.937(m3)
（5）计算反应器总体积V
反应器总体积V=37.87+2.11+0.937= 40.917（m3）
（6）计算反应器总高度H
反应器总高度H= 40.917 /（3.14×1.532 /4）= 22.27（m）。

五.设计题（10分）
解：因为r R =d c R/dt= K1c A c B0.3
r s =d c s/dt= K2c A0.5c B1.8
所以r R/r s= K1/ K2 c A0.5c B-1.5
要是R的收率大，应使r R/r s的比值大，即浓度c A要大，c B要小，c B对R 的收率的影响比c A要大，所以应采用连续操作的管式反应器，以A为主流体，将B分为许多小股从反应器的不同部位加入；或采用间歇操作搅拌反应釜，先将A放入釜内，然后将B慢慢加入釜中。