6.在固定床反应器中,分别进行一级和二级不可逆气固催化反应,试比较a、b两处的η值大小(a处靠近反应器的进口,b处靠近反应器的出口),并说明理由。
(1)一级放热反应,绝热操作;ηa>ηb
(2)二级反应,等温操作。
ηa<ηb
三、问答题(每题6分,共12分)
1.液相复合反应,若为使目的产物P的选择性高,应选择:
(1)若采用间歇反应釜,其加料方式为?
(2)若采用管式反应器,其进料方式为?
(3)若E1>E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温?
答:
为使目的产物P的选择性高,应选择:
(1)若采用间歇反应釜,其加料方式为A一次性加入,B连续滴加;
(2)若采用管式反应器,其进料方式为A从反应器进口处加入,B沿管长多处加入;
(3)若E1>E2,则反应温度应采用高温。
2.在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0,试问
(1)哪一段的净转化率最大?
哪一段最小?
(2)若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间
哪处需加入的冷激剂量多?
为什么?
解:
(1)虽然各段进口温度相等,在催化剂量相同的情况下,净转化率也按1至4段的顺
序递减,第一段最大,第二段次之,第三段再次之,第四段最小.
(2)因第一段反应量大于第二段反应量,所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出
的热量大,因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量.
四、计算题:
(第1,2题均为12分,第3题为14分,共38分)
1.在反应体积为1m3的釜式反应器中,环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1,2:
该反应对环氧丙烷为一级,对水为零级,反应温度下反应速率常数等于0.98h-1,原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3,环氧丙烷的最终转化率为90%。
(1)若采用间歇操作,辅助时间为0.65h,则丙二醇-1,2的日产量是多少?
(2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则丙二醇-1,2的日产量又是多少?
(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同?
解:
(1)一级不可逆反应:
丙二醇的浓度=
丙二醇的产量==
(2)采用定态下连续操作
所以Q0=0.109m3/h
丙二醇的产量=
(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作,反应速率慢,故产量低。
2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定,在Q=300L/min下,得到E(t)~t关系如下图所示。
由于该图放置已久,纵坐标模糊不清。
试根据E(t)函数性质确定并计算:
(1)E(t)
(2)F(t)
(3)该反应器体积为多少?
(4)多级串联模型参数N为多少?
(5)无因次方差为多少?
(6)轴向扩散模型参数为多少?
01020t/min
答:
(1)E(t)=-1/200(t-20)
(2)F(t)=-t2/400+0.1t
(3)V=2m3
(4)多级串联模型参数N=2
(5)无因次方差
(6)
3.某一级不可逆气固催化反应,在反应温度150℃下,测得kP=5s-1,有效扩散系数DeA=0.2cm2/s。
求:
(1)当颗粒直径为0.1mm时,内扩散影响是否已消除?
(2)欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8,则颗粒直径应不大于多少?
解:
湖北XX大学化学反应工程试题
一、选择题
1、气相反应进料时无惰性气体,与以1∶2摩尔比进料,则膨胀因子=__A_。
A.-2B.-1C.1D.2
2、一级连串反应在间歇式反应器中,则目的产物P的最大浓度___A____。
A.B.C.D.
3、串联反应A→P(目的)→R+S,目的产物P与副产物S的选择性=__C_。
A.B.C.D.
4、全混流反应器的容积效率η=1.0时,该反应的反应级数n___B__。
A.<0B.=0C.≥0D.>0
5、对于单一反应组分的平行反应,其瞬间收率随增大而单调下降,则最适合的反应器为____B__。
A.平推流反应器B.全混流反应器
C.多釜串联全混流反应器D.全混流串接平推流反应器
6、对于反应级数n>0的不可逆等温反应,为降低反应器容积,应选用____A___。
A.平推流反应器B.全混流反应器
C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器
7、一级不可逆液相反应,,出口转化率,每批操作时间,装置的生产能力为50000kg产物R/天,=60,则反应器的体积V为_C_。
A.19.6B.20.2C.22.2D.23.4
8、在间歇反应器中进行等温一级反应A→B,,当时,求反应至所需时间t=____B___秒。
A.400B.460C.500D.560
9、一级连串反应A→P→S在全混流釜式反应器中进行,使目的产物P浓度最大时的最优空时_____D__。
A.B.C.D.
10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项____B___。
A.加料时间B.反应时间C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间
11、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。
A.1B.2C.3D.4
12、全混流反应器的容积效率η小于1.0时,且随着的增大而减小,此时该反应的反应级数n_D_。
A.<0B.=0C.≥0D.>0
13、当反应级数n_D_时,微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A.=0B.=1C.>1D.<1
14、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__无关。
A.示踪剂的种类B.示踪剂的输入方式C.管内的流动状态D.检测位置
15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应,为提高反应速率,应选用___C____装置。
A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜
16、催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为,当平行失活对反应物有强内扩散阻力时,d为__C__。
A.≈0B.=1C.→3D.≈1
17、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。
A.粒子与流体间有温度差B.粒子与流体间无温度差
C.床层径向有温度梯度D.床层轴向有温度梯度
18、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___A____。
A.粒子与流体间有浓度差 B.粒子与流体间无浓度差
C.床层径向有温度梯度 D.床层径向有浓度梯度
19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。
A.各参数均为恒值B.参数值不随床高而变
C.参数值与气泡大小无关D.参数值与气泡大小有关
20、流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的,一般取流化数在__B__范围内。
A.0.1~0.4B.1.5~10C.10~15D.0.4~1.5
21、全