南京工业大学《反应工程》试题卷2008
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南京工业大学《反应工程》试题卷2008(A)
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题号 得分 总分
一、判断题:(正确的打“√”,错误的打“X”)
1.因为单一反应就是基元反应,因此反应级数与化学计量系数是相同的。 ( )
??P,若其反应速率与反应物A和产物P的反应级数均大于零,则2.一自催化反应A?k在达到相同的转化率时,所需的VPFR总是小于VCSTR。 ( )
3.已知某反应器的停留时间实验测定中,得到σt2=10000min2,则可知流型接近全混流。 ( ) 4.由于零级反应中反应速率与浓度无关,故流体的混合态对反应结果无影响。 ( ) 5.对气固催化A->P->S反应(P为目的产物),由于外扩散阻力的存在,使得CAS 6.气固催化反应的本征速率是排除了吸附和脱附阻力后的速率方程。 ( ) 7.设计流化床反应器时,催化剂粒径很小,一般不必考虑内扩散的影响,可按平推流反应器进行计算。 ( ) 8.用空气液相氧化环己烷,该过程为慢反应,因而采用鼓泡塔较板式塔较有利于氧化反应。( ) 二、选择题 1.在V=100 L/min流量下对三只反应器分别进行示踪实验,测得如下数据: 反应器 A B C 体积(L) 1000 2000 3000 ?t(min) 50 100 250 22 则三只釜的返混大小顺序为( ) A.A>B>C B. A>C>B C. C>B>A D. C>A>B 2.一个全混流反应器,其有效容积v1=1m3,进行0级不可逆反应,出口转化率为xA1,现用二个有效容积各为0.5m3的全混流反应器串联操作进行同上反应,进料容积流速Qo和反应温度与上相同,出口转化率为xA2,则xA1与xA2的相对比较为 ( ) A.xA1>xA2 B.xA1=xA2 C.xAl 3.液相等温反应: Prp=kl P为目的产物 ARrR=k2CA rs=k3CA2 S 可有四种反应器可供选择:(1)平推流反应器,(2)全混流反应器,(3) 三台全混流反应器串联,(4)四台全混流反应器串联。从有利于目的产物P的选择性出发,宜选用( ) 1 A.(1) B.(2) C.(3) D.(4) 4.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( ) A.物理吸附 B.化学反应 C.化学吸附 D.质量传递 5.气固催化反应A+B->R+S,A、B、R、S均吸附于同一类活性点上,双活性之间发生反应,已知其反应速率方程r= kPAPB(1?KAPA?PBPB?KRPR?KSPS)2,则其控制步骤为( ) A.A+σ?Aσ B.Aσ+Bσ?Rσ+Sσ C.Rσ?R+σ D.Aσ+Bσ?Rσ+Sσ 二、填空 1. 液相反应: 从有利于产品分布的观点,将下列接触方式按优劣顺序排 列为 原因是: 2.等温一级不可逆液相反应,采用下列三种方案进行: (1)一个分批式完全混合反应器,容积V1(仅考虑反应时间所需), (2)一个平推流反应器,容积V2, (3)二个等体积全混流反应器串联,总容积为V3。 上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率相同,则容积比较为 。 3.下图中阴影面积表示为: S= S= 4.对于气固催化反应,使催化剂粒径 ,反应温度 可使得有效系数η增大。若绝热进行一级不可逆吸热反应在固定床中进行,试比较进口处的η进和出口处的η出的大小 。 5.在间歇反应器(BR)中和平推流反应器(PFR)中等温等压进行气相反应A+B=>2C,若CA0、xAf相同时, 则tBR与τPFR的关系为 。 三.简答题 2 1.在测定苯加氢气固催化反应的本征动力学方程时,发现了如图所示的情况,试解释这种现象? 2. 在一绝热式管式反应器中,进行一气相反应A->2P,反应器进口温度为650℃,反应物A进口浓度为8%(mol.),出口温度为750℃,A出口浓度为1.6%(mol.)。在反应器内A、B两点分别进行测定。 (1)测得A点的温度为720℃,你认为正确吗?为什么? (2)测得B点的转化率为78%,你认为正确吗?为什么? 四.计算 1.在直径为5cm,长为200cm的闭式反应器中进行一级不可逆反应A→P。进料流量为 3 200cm/min,若将该反应器作全混釜处理,得出口转化率为80%。 2 (1)若用轴向扩散模型处理,已知轴向扩散系数Da为5.5cm/s,轴向扩散模型参数Pe(Peclet准数)为多少? (2) 若用多级串联模型处理,模型参数又为多少? 2.现有一台全混流釜式反应器,其反应体积为5m3,拟在等温下进行下列液相反应: 3 2A+B—>P(主反应) rP=0.8CA kmol/m3h A—>Q(副反应) rQ=0.4CA2 kmol/m3h 每小时处理A和B的混合液为l0m3,其中CA0=2 kmol/m3h。 求:反应器出口P的总选择性及A、P、Q的浓度。 3.一级不可逆气固催化反应A—>R,在不同反应条件下测得如下数据(外扩散阻力已排除): dp(mm) CA(mol/m3) T(k) (-rA)(mol/Ls.m3催化剂) 5 1 400 1 0.1 1 400 10 0.2 0.5 430 20(内扩阻力已排除) 试求: (1)本征速率常数,本征反应活化能, (2)粒径为5mm时的催化剂有效系数η, 在进料量为20 L/s,ρp=1000kg/m3,反应器出口转化率为80%时催化剂的装填重量。 4
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