化学工程和课程结束时复习问题. ppt

4. 自催化反应（1）和（2）都是基本反应. 证明: 对应于最大反应速率CAopt的反应物A的浓度P49-50 5.证明: 用于一维模拟均相平推流模型的固定床反应器为: U0，CA0是流速和组分浓度A进入反应器时，xA是流经反应器的组分A的长度为l，即组分A的转化率. εB: 孔隙率. 6.有气固催化反应，尝试根据给定的反应式和动力学方程式推导反应机理和控制步骤化学反应器吸附器，反应式为: A + B = C;动力学方程: 其中，k是反应速率常数，KA，KB，KC，PA，PB和PC分别是组分A，B和C的吸附平衡常数和平衡分压，具体的推导过程为需要. 四，计算题1.用乙酸和丁醇制备乙酸丁酯，反应式为: 反应物比为: A（摩尔）: B（摩尔）= 1: 4.97，以少量硫酸为在催化剂上，反应在100℃进行. 以A为研究成分的动力学方程为: （-rA）= kCA2，已知k = 17.4L·kmoL-1·min-1，材料密度为750kg·m-3，前后无变化反应中，每天生产2400kg乙酸丁酯（不考虑分离损失），当A的转化率为50％时，尝试计算: （1）每批操作的辅助时间为30min时，间歇反应器（2）塞流反应器的有效容积； （3）全混流反应器的有效容积； （4）采用两罐全混流串联反应器，使第一釜中A的转化率为32.3％，第二釜中A的转化率为50％，总反应器有效容积.

2. A以↗RrR = 1 kmol·m-3min-1 A→S rS = 2cA kmol·m-3min-1↘TrT = cA kmol·m-3min-1的速率进行平行分解反应，其中R为所需目标产物，cA0 = 1 kmol·m-3. 在以下反应器中进行等温运行时，预期的最大cR是多少？ （1）全混流反应器； （2）平流反应器. 低浓度运行有利于目标产物R的生产. 对于全混合流反应器，它可以以非常低的浓度运行. 注意: 全混流反应器的平均选择性等于其瞬时优先级. 用纯净水吸收气体（如CO和O2）中的少量NH3. 已知在工作温度（10℃）下，NH3的亨利系数为HA = 1.01 kPa·L·mol-1. CO2，O2的亨利系数为HA = 1.01×105 kPa·L·mol-1. 该试验假设NH 3，CO和O 2在水或液相中具有相同的传质系数，并且kAG = 4.05×10-3 mol·cm·kPa-1L-1s-1； kAL ＝ 0.01cm·s-1. 寻求: （1）气膜和液膜的电阻是多少？ （2）应该使用哪种形式的费率？ （3）是否可以使用化学吸收剂？为什么？ 4. P69问题15 5.均相气相反应A→2R，动力学方程为-rA = kcA，该过程在185℃，500kPa的活塞流反应器中进行，其中k = 10-2s-1，进料量FA0 = 30kmol / h，原料中含50％的惰性气体，为了使反应器出口转化率达到80％，反应器的体积是多少？ 6.平行液相反应A→PrP = 1 A→RrR = 2cA A→SrS = cA2给定cA0 = 2 kmol·m-3和cAf = 0.2 kmol·m-3，以下反应器中的最大cP是多少？ （1）活塞流反应器； （2）全混流反应器； （3）将两个相同体积的全混合反应器串联，cA1 = 1 kmol·m-3.

7. 在直径为2m且静态床高度为0.2m的流化床中，流化操作是使用工作气体速度为u = 0.3m·s-1的空气进行的. 已知数据如下: dp = 80×10-6 m，ρP= 2200 kg·m-3化学反应器吸附器，ρ= 2 kg·m-3，μ= 1.90×10-2mPa·s，εmf= 0.5查找高度床的密相的Lf. 已知: 当2

2具有不同停留时间的材料之间的均质化过程称为反向混合. 根据反混情况，将反应器分为无反混反应器和完全反混反应器四种. ，部分回混反应器和非理想流反应器. 3.对于反应2A + B = 3P + S，膨胀系数δA=和膨胀率εA=. 4.通过物理示踪法测量反应器材料的停留时间分布曲线. 目前，示踪剂的主要输入方法是步进输入法和脉冲输入法. 5.材料在反应器中的停留时间是一个随机过程，通常用两个函数和两个特征值来描述. 这两个函数是停留时间分布函数F（t）和停留时间分布密度函数E（t），两个特征值是平均停留时间和停留时间分布的方差. 6.令E（θ）和F（θ）分别为流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分布函数，θ为比较时间. 如果电抗器为PFR，则F（1）= 1，E（1）=∞，F（0.5）= 0，E（0.8）= 0. 7.气相固相催化反应有7个步骤和3个过程，其中3个是外部扩散，内部扩散和化学动力学过程. 8.固体催化剂由活性成分，助剂和载体三部分组成. 活性成分的要求通常是高催化活性，选择性和抗毒性. 9.如果Wi是直径为di的粒子的质量分数，则混合粒子的平均粒径为________.

10. 在流化操作中，钩流和节流是聚合流化床的两个常见异常操作条件. 11根据传热条件，反应器可分为等温反应器，绝热反应器和非等温非绝热反应器. 12.动力学方程表明化学反应速率与反应物的温度和浓度之间的关系. 建立动力学方程通常使用两种方法，即积分法和微分法. 13.在循环反应器中，当循环比β为0时，减小为活塞流反应器；当循环比β→∞时，成为全混流反应器. 当0 <β<∞时，该反应器属于非理想流反应器. 14.影响固定床空隙率的因素是颗粒体积和床体积. 15.化合物反应的瞬时选择性是指在反应过程中的某一时刻，A用于生产目标产物的消耗速率与反应过程中同一时刻的A的消耗速率之比. 16.对比时间是指停留时间与时空之比. 17.化学增强因子β定义为在化学吸收过程中没有化学反应的液膜厚度δL与有化学反应的液膜厚度δL'的比率. 18. N个活塞流反应器串联运行，总体积VR大于单个容积为VR的活塞流反应器可获得的转化率____（大，小和相同）. 19.对于具有恒定体积和稳定流量的N个全混合罐串联操作系统，总容积和单个全混合罐的容积均为VR，前者所需的时空大于后者___ （如果达到相同的转化率，则更大. ，小，相同）.

20. 对于平流或间歇式反应器，平均选择性和瞬时选择性之间的关系为__________；对于全混流反应器，平均选择性和瞬时选择性之间的关系为____. 21.当根本没有返混时，当返混达到最大水平时，当返混介于两者之间时，即，非理想流在__0_和__1_之间. 22.活性中心是指固体催化剂表面上可与气相分子反应的原子. 覆盖率的定义是组件覆盖的活动中心数与活动中心总数之比. 23.壁效应是指壁表面附近的孔隙率大于其他部分. 为了减少壁效应的影响，床的直径至少应大于粒径的8倍. 0 1 24准均相是指流动相和固定相的组合，被视为同一相. 对于固定床反应器，通常有两种类型的准均质模型和非均质模型，其中准均质模型通常分为三种. 一维准均质对流模型，一维准均质模型. 轴向回混和二维准均匀模型. 25对于气液反应，根据双膜模型，慢反应主要在_____进行，快反应主要在_____进行，中速反应主要在_____进行. 26.反应（目标产物）（副产物）是已知的: a1> a2，b1

27. 对于气液相反应中的扩散反应，当Hatta准数γ> 2时，化学增强因子β= 1，β∞28. 反应物A的水溶液在等温CSTR中进行二次反应，出口转化率是0.4，现在以等体积PFR进行，然后是出口转化率. 29.在恒温下进行一阶不可逆反应. 为了获得xA的转化率，使用单个CSTR的体积与PFR的体积之比来进行二级不可逆反应. 30.在不同转化率下可逆放热反应的最佳温度不同. 一般来说，转化率越高，最佳温度越好. 31.在气固相催化流化床反应器中，稀相段的作用是确保由于气泡破裂而夹带在流化床中的固体颗粒返回到密相段. 二. 简短答案1.转化率，选择性和产率的定义是什么？三者之间是什么关系？ 2.气相固相催化的内在动力学是什么？ 3. Langmuir吸附模型，Jomkin吸附模型和Friedrich吸附模型之间的主要区别是什么？写下活化能和各种模型的覆盖率之间的关系. 4.当使用PFR和CSTR反应堆进行物料和物料平衡计算时，为什么前者要进行体积微量元素检查，而后者要使用整个反应堆的体积检查来写出两者的基本设计方程式. 5.在CSTR中进行一级不可逆的均相放热反应. 请进行图形分析，并给出搅拌釜的稳定和不稳定工作点，并指出搅拌釜热稳定性的必要条件.

6. 催化剂的活性中心是什么？进行催化反应时，为什么催化剂具有高选择性且容易中毒？ 7.对双膜理论的简要说明8.用模型方法解决化学反应工程的步骤是什么？ 9.催化剂的主要性能是什么？对催化剂性能影响最大的主要物理性质是什么？ 10.平均选择性是多少？什么是瞬时选择性？写下PFR和CSTR反应器的平均选择性和瞬时选择性之间的关系. 三. 证明问题1.对于一个反应过程，其中KA和KR是组分A和R的吸附平衡常数，Ks是反应平衡常数，PA和PR分别是组分A和R的平衡分压. 对于可逆反应过程，如果有两个活性中心σ1，σ2，仅吸附A和B，请尝试推断出化学反应是控制步骤的时间: 其中: kR，kR'代表正向和反向反应的速率常数，KA，KB，KR和KS代表组分A，B，R和S的吸附平衡常数，PA，PB，PR和PS代表组分A，B，R和S的平衡分压，分别，并且需要特定的推导. 处理. 3.对于等温恒体积下的基本反应，目标产物为P，在起始CA0处设定各组分的浓度，CP0 = CS0 = 0，试图证明当反应时间为P时，P为最大的;和P61-62

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