反应工程总复习题答案

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1、化学反应工程试题答案一、单选题：（共60小题，每题0.5分）1、化学反应工程是研究如下问题的学科： （A）A、化学反应器工程问题 B、化工单元操作 C、反应器特性 D、传递特性2、化学反应工程研究的对象是： （A）A、化学反应器 B、单元操作 C、化工流程 D、化学工艺3、连续操作的反应器的独立变量为 （C）A、浓度 B、反应时间 C、反应器体积大小4、理想混合的间歇反应器的独立变量为 （B）A、反应速率 B、反应时间 C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是： （C）A、反应物浓度 B、反应时间 C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括： （A）A、参数随时间变化 B、

2、参数随空间变化 C、累积量为零 D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零： （D）A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零： （D）A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件： （A）A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是： （C）A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进行一级不可逆反应，最多可以有

3、几个定常态操作点？ （D）A、0 B、1 C、2 D、3 E、412、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？ （C）A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR13、对于自催化反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A）A、CSTR串联PFR B、最优循环比下操作的PFR C、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR反应器在该操作点下列情况是必然成立的： （B）A、移热速率等于放热速率 B、移热速率大于放热速率 C、移热速率小于放热速率15、对于级数大于零的自催化反应，其动力学线（）一般存在一个极值，下述情况哪种容积效果最高？ （D）A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR

4、D、CSTR串联PFR16、对于反应级数小于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A）A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR17、对于绝热的放热反应，下述哪种操作方式的容积效果最高？ （A）A、CSTR串联PFR B、最优循环比下操作的PFR C、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C）A、总是相等 B、总是不相等 C、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C）A、总是相等 B、总是不相等 C、不确定20、平推流反应器中进行恒温、恒压等分子气相反应时，空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （A）A、总是相等

5、 B、总是不相等 C、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器大小之间下述说法哪些正确？ （B）A、与反应器大小有关 B、与反应器大小无关 C、不确定22、在对间歇反应器进行设计时，反应器体积大小与下述哪个因素有关？ （B）A、反应时间 B、单位时间处理量 C、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差，则反应器可近视为： （B）A、理想的平推流反应器 B、理想的全混流反应器 C、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差，则该反应器可近视为：（A）A、理想的平推流反应器 B、理想的全混流反应器 C、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率是影响床

6、层流体流动特性的重要参数，一般情况下当过大时，会导致流体如下现象产生： （B）A、床层压降变大 B、沟流现象 C、床层热点26、采用平推流和全混流反应器进行任意级数的反应，若反应空时相等，则平推流反应器出口转化率与全混流反应器的出口转化率之间的大小关系： （C）A、总是大于 B、总是小于 C、不能确定27、若脉冲法测得一反应器存在流体质点停留时间分布，则： （C）A、一定存在返混 B、不存在返混 C、不能确定28、若气固多相催化反应为内扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小内扩散对反应速度的影响： （B）A、提高流体线速度 B、减小催化剂的粒径 C、增大线速度、D增大催化剂粒径29、若气

7、固多相催化反应为外扩散过程所控制，可以通过下述哪种方法措施减小外扩散对反应速度的影响： （C）A、提高流体线速度 B、减小催化剂的粒径 C、增大线速度、D增大催化剂粒径30、若气固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良： （B）A、提高流体线速度 B、改善床层空隙率均一 C、增大催化剂粒径31、若气固多相催化反应器内存在壁效应现象，可以通过下述哪种措施加以改良： （C）A、增大催化剂粒径 B、减小反应器直径 C、增大反应器直径32、若气固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良： （B）A、增大催化床层直径 B、改善床层空隙率均一 C、增大催化剂粒径33

8、、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为： （A）A、努森扩散 B、分子扩散 C、构型扩散34、当分子扩散的平均自由程小于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为： （B）A、努森扩散 B、分子扩散 C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利用系数与催化剂的颗粒直径有关，当颗粒直径增大时，内表面利用率： （B）A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定36、催化剂颗粒的有效利用系数与反应温度有关，反应温度提高，内表面利用率： （A）A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点具有如下特征： （A）A、稳定的定

9、常态 B、非稳定的定常态 C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，中温区交点具有如下特征： （B）A、稳定的定常态 B、非稳定的定常态 C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，低温区交点具有如下特征： （A）A、稳定的定常态 B、非稳定的定常态 C、不能确定是否稳定40、某反应器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差0，则这个反应器近似可看作为： （A）A、理想的平推流反应器 B、理想的全混流反应器 C、理想混合间歇反应器41、下图中分别代表5股物流；a、b、c、d代表四个操作点；L1、L2、L3分别代表三条

10、不同的关系曲线，则曲线L1代表的含义为： （B）A、平衡温度线 B、最优温度线 C、动力学曲线42、如上图，曲线L2代表的含义为： （A）A、平衡温度线 B、最优温度线 C、动力学曲线43、如上图，曲线L3代表的含义为： （C）A、平衡温度线 B、最优温度线 C、动力学曲线44、如上图，a点的转化率与d点的转化率之间的关系为： （B）A、xaxd B、xaxc B、xbEF （B）DE0的反应，PFR的容积效率总是大于间歇釜式的反应器。 （）6、对于反应级数n0的反应，完成相同的生产任务，采用多釜串联的全混流反应器的容积效率小于单釜操作。 （）7、平推流反应器进行恒温恒压等分子反应时，空间时间

11、与反应时间相等。 （）8、采用全混流反应器进行反应级数n0的反应，当生产任务确定后，串联的CSTR反应器级数越多，反应器的容积效率越低。 （）9、当多相催化反应过程为外扩散过程所控制时，通过减少催化剂颗粒粒径可以显著提高宏观反应速度。 （）10、间歇反应器的反应物达到一定的转化率与反应器体积大小无关，反应器体积大小取决于生产强度。 （）11、对于稳态CSTR反应器内进行的化学反应，其反应速率总是固定不变的。 （）12、定常态操作的CSTR反应器移热速率与放热速率相等，则可以认为该反应器是稳定的。 （）13、完成相同的生产任务，对于级数大于零的反应，多釜串联的CSTR反应器容积效率总是高于单釜。

12、 （）14、对于反应级数n0的反应，间歇釜式反应器的平均反应速率总是高于全混流 反应器，因此完成相同的生产任务所需要反应器体积总是小于全混流反应器。 （）15、脉冲实验测得某一反应器内的流体质点存在明显的停留时间分布，则可认为该反应器一定存在返混现象。 （）16、定常态操作的CSTR反应器移热速率等于放热速率不足以说明该操作点是稳定的定常态操作点。 （）17、可以通过提高固定催化床反应器床层空隙率来降低床层阻力降。 （）18、减少催化剂颗粒粒径可以显著提高一个以内扩散为控制步骤的多相催化反应过程。 （）19、流体质点存在停留时间分布一定是由于返混所造成的。 （）20、多相催化反应催化剂的效率因

13、子与催化剂的平均孔径相关，孔径越小，则效率因子越大。 （）四、简答题（共6小题，每题5分）1、简要说明化学反应工程研究的任务主要包括哪些？答案要点：（1）研究反应器的三个传递特性及所进行反应的动力学特性；（2）确定反应器的型式及操作方式；（3）对反应器进行最佳设计及确定最佳的反应器条件；2、简要说明研究化学反应工程学的基本方法包括哪些？答案要点：基本方法是：模型方法，包括（1）物料衡算模型；（2）热量衡算模型；（3）动量衡算模型；（4）反应动力学模型；（5）参数计算式。3、简要说明反应器的特性具体包括哪些内容？答案要点：（1）流动状态特性；（2）混合状态特性；（3）传热特性4、理想反应器包括哪

14、些形式？试写出它们的基本设计方程式。答案要点：理想反应器的形式包括：（1）理想混合间歇搅拌反应器；（2）理想平推流反应器；（3）全混流反应器基本设计方程式：（1）理想混合间歇搅拌反应器：（2）理想平推流反应器：（3）全混流反应器：5、气固多相催化反应一共分为哪七个步骤？答案要点：（1）反应物从气流主体扩散到固体催化剂的外表面（外扩散过程）（2）反应物进一步向催化剂的微孔内扩散（内扩散过程）（3）反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）（4）吸附的反应物转化为反应的生成物（表面反应过程）（5）反应物从催化剂的内表面上脱附下来（脱附过程）（6）脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处（

15、内扩散过程）（7）生成物分子从催化剂外表面扩散到主体气流中被带出（外扩散过程）6、单一反应的反应器形式及操作方式的选择根据与CA关系可以包括三种情况，试说明这三种情况分别采用何种反应器形式及操作方式？并比较其优劣顺序。答案要点：（1）与xA呈单调上升（一切n0的不可逆等温反应）：优劣顺序：平推流-多釜串连全混流-单釜全混流；（2）与xA呈单调下降（一切n0的不可逆等温反应）：优劣顺序：单釜全混流-多釜串连全混流-平推流；（3）与xA的曲线上存在极小值（自催化反应或绝热操作的放热反应具有该特性）优劣顺序：单釜全混流串连平推流平推流全混流；五、计算题（共2小题，每题5分）1、（5分）某反应器的脉冲

16、示踪的测试数据如下：t, s1020304050607080C, g/L03554210应用此反应器进行一级不可逆反应，已知该反应在全混流反应器内进行时，当在相同的下，其出口转化率，试求该反应在本反应器中进行时的出口转化率（设可按多釜串联模型模拟）。解：（1）求该反应的平衡常数： 根据CSTR的设计方程可知：（2）多釜串联模型计算转化率：转化率：2、（5分）在一固定床反应器中装填球型催化剂进行AP的一级不可逆反应。在反应条件下外扩散影响可以忽略，本征动力学方程为：已知CA0=1mol/m3，有效扩散系数De为，颗粒密度，要求A的转化率为80%，每天生产100kmol的产品P，试求： （1） 该

17、过程的宏观反应速率；（2） 为达到工艺所要求的生产能力，需装填多少公斤的催化剂？（注：单位颗粒体积速率常数kv与床层本征动力学常数k间的关系为：，当时，）解：（1）宏观反应速率：（2）填装催化剂的量W： 六、论述题（共2小题，每题10分）1、化学反应工程研究和核心问题是“三传一反”，何谓“三传一反”？对于规模放大后的工程问题往往会出现“放大效应”，你对“放大效应”是如何理解的？放大效应是否具有科学的必然性？答案要点：（1）三传一反：质量传递、热量传递、动量传递和反应动力学（2）装置中的“三传”是极其复杂的，规模放大时的“三传”也随之发生变化，即出现“放大效应”，因此要解决好装置的放大效应，就必

18、须对反应器内流体的三传（传热、传质、动量传递）有一个十分清晰的认识；（3）放大效应不具备科学的必然性。2、试从“三传一反”的角度出发简要论述催化裂化多相反应器为何选择流化床提升管反应器型式，而不选用固定床反应器的原因。答案要点：（1） 当催化剂的活性寿命：重油催化裂化过程催化剂结炭速率很快，活性下降很快，频繁更换催化剂从经济上讲是不合理的，提升管催化裂化装置存在反应再生系统，失活的催化剂可以通过再生系统再生后重复进入反应器进行反应；（2） 质量传递因素：重油是一些大分子的烃类组成的具有粘稠状的物质，反应器控制步骤一般为催化剂的颗粒内扩散，因此，提高反应的速率的方法是尽可能减少催化剂的颗粒直径，流化床催化裂化催化剂一般为粉状，可以在很大程度上解决内扩散的问题。若采用固定床，装填粉状催化剂颗粒将导致很高床层压降，动力消耗较大，从在经济上也是不合理的。