化工原理习题及答案 釜式反应器
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一、选择题1、釜式反应器可用于不少场合,除了()。
A、气一液B、液一液C、液一固D、气一固2、在同一温度下,反应的活化能越大,则反应速度____________ 。
()A越快B不变C越慢D无法确定3、反应釜中如进行易粘壁物料的反应,宜选用___________ 搅拌器。
()A桨式B锚式C涡轮式D螺轴式4、化学反应器中,填料塔适用于()A、液相、气液相B、气液固相C、气固相D、液固相5、能适用于不同工况范围最广的搅拌器形式为:A .桨式B .框式C .锚式D.涡轮式6、经常采用压料方式放料的反应器是:A、高压釜B、不锈钢釜C、铅釜D、瑭瓷釜7、对于反应级数n大于零的反应,为了降低反应器体积,选用()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全混流反应器接平推流反应器&对于液液非均相分散过程,要求增大两相接触面积,最好采用下例那种搅拌器较为合适?()A涡轮式B推进式C桨式D螺杆式9、氨合成塔由构成。
A、塔体和内件B、塔体和催化剂C、塔体和冷管D、塔体和接管10、固定床反应器,()。
A、原料气从床层上方经分布器进入反应器;B、原料气从床层下方经分布器进入反应器;C、原料气可以从侧壁均匀的分布进入;D、反应后的产物也可以从床层顶部引出。
11、通常对气固相放热催化反应而言,下列四种类型的反应器中相对采用较少的类型是:A、多段绝热式固定床反应器,段间采用间接换热形式;B、多段绝热式固定床反应器,段间采用直接冷激形式;C、沸腾床反应器,反应器中设置换热单元;D、列管换热式反应器,管间采用间接换热的形式。
12、对于气固相反应,当要求有较高转化率,要求催化剂底层有温度分布时,所选用反应的一般为:()A.流化床B.固定床C.鼓泡塔D.反应釜13、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14、当固定床反应器操作过程中发生超压现象,需要紧急处理时,应按以下哪种方式操作()A、打开入口放空阀放空B、打开出口放空阀放空C、降低反应温度D、加入惰性气体15、对于化学反应A + B T F (主反应),用下列哪种操作方式()A、间歇操作B、半间歇操作:一次性加入C、连续操作D、半间歇操作:一次性加入16、对气-固相反应,适宜的反应器应该是(A、反应釜B、鼓泡塔C、裂解炉D、B + F T S (副反应)为了提高选择性应采A物质,B物质连续加入B物质,A物质连续加入)固定床17、间歇操作的特点是()A、不断地向设备内投入物料B、不断地从设备内取出物料C、生产条件不随时间变化D、生产条件随时间变化18、平推流的特征是()A、进入反应器的新鲜质点与留存在反应器中的质点能瞬间混合;B、出口浓度等于进口浓度;C、流体物料的浓度和温度在与流动方向垂直的截面上处处相等,不随时间变化;D、物料一进入反应器,立即均匀地发散在整个反应器中19、一个反应过程在工业生产中采用什么反应器并无严格规定,但首先以满足()为主A、工艺要求;B、减少能耗;C、操作简便;D、结构紧凑20、一般反应器的设计中,哪一个方程式通常是不用的()A、反应动力学方程式;B、物料衡算式;C、热量衡算式;D、动量衡算式21、低温下常用的载热介质是。
化工原理考试题含参考答案一、单选题(共58题,每题1分,共58分)1.( )塔板是最简单的塔板,造价低廉,目前已成为应用最为广泛的一种板型。
A、筛孔B、浮阀C、回收D、舌片正确答案:A2.对于塔设备的种类,按照化工操作单元的特性(功能),可将塔设备分为_____、______、萃取塔、反应塔、解吸塔、再生塔和干燥塔等。
A、板式塔、加压塔B、加压塔、精馏塔C、填料塔、吸收塔D、精馏塔、吸收塔正确答案:D3.板式塔是__________接触式气液传质设备;填料塔是______接触式气液传质设备,操作时为连续相。
A、微分、微分B、逐级、逐级C、逐级、微分D、连续、微分正确答案:C4.浮阀塔与泡罩塔比较,其最主要的改进是( )。
A、增大气液负荷B、简化塔板结构C、形成可变气道,拓宽高效操作区域D、提高塔板效率正确答案:C5.辐射式温度计是利用物质的()的原理显示温度的变化。
A、热辐射B、受热膨胀C、产生的热电势D、热电效应正确答案:A6.列管式换热器中,管子与管板为活动连接的是()。
A、浮头式换热器B、U形管式换热器C、固定管板式换热器正确答案:A7.确定下列硝酸的分子式()。
A、HClB、COC、NH3D、HNO3正确答案:D8.对管束和壳体温差不大,壳程物料较干净的场合可选()换热器。
A、U型管式B、浮头式C、套管式D、固定管板式正确答案:D9.板式塔总体结构分为塔顶、塔体和群座部分,其中塔顶部分主要功能是:()A、固液分离B、液体再分布C、气液分离正确答案:C10.常压塔顶酸性水中Fe2+是( )产生的。
A、原油分解B、设备腐蚀C、电脱盐注水D、原油中的微量元素正确答案:B11.在传质设备中,塔板上的气液两相之间可能的接触状态有:( )、泡沫和喷射。
A、逐级B、间接C、鼓泡D、直接正确答案:C12.填料塔盘的压力降比浮阀塔盘的压力降( )。
A、相等B、低C、高正确答案:B13.喷射泵是利用流体流动时的()的原理来工作的。
1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。
(分批式操作、连续式操作、半间歇式)2. 反应器的型式主要为(釜)式、(管)式、(塔)式、(固定)床和(流化)床。
3. 理想流动模型是指(平推流)模型和(全混流)模型。
5.间歇釜式反应器有效体积不但与(反应时间)有关,还与(非生产时间)有关。
6. 对于平行反应,提高反应物浓度,有利于(级数高)的反应,降低反应物浓度有利于(级数低)的反应。
化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有(釜式)反应器和(管式)反应器。
7. 平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应,若主E >副E ,选择性S p 与_______无关,仅是_______的函数。
(浓度、温度)主-副大于0,是吸热反应!8. 如果平行反应)()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应,若主E >副E ,提高选择性P S 应_____。
(提高温度)9.理想反应器是指_______、_______。
[理想混合(完全混合)反应器、平推流(活塞流或挤出流)反应器]8.全混流反应器的返混_______。
(最大) 平推流反应器的返混为_______。
(零)9.对于循环操作的平推流反应器,当循环比β→0时为_______反应器,而当β→∞时则相当于_______反应器。
10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的,根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。
(脉冲法、阶跃法、周期示踪法)11.平推流管式反应器t t =时,E (t )=_______。
(∞)12.平推流管式反应器t t ≠时,E (t )=_______。
(0)13.平推流管式反应器t t ≥时,F (t )=_______。
(1)14.平推流管式反应器t <t 时,F (t )=_______。
(0)15.平推流管式反应器其E (θ)曲线的方差=2θσ_______。
精化总复习计算题间歇釜式反应器计算搅拌功率计算物性参数计算物料衡算与热量计算多组分吸收计算第一章习题1、釜式反应器其高与直径之比一般在1~3 之间。
2、塔式反应器其高与直径之比一般在数倍~十多倍。
3、精细化工中最基本的理想混合反应器有间歇搅拌釜式反应器和连续搅拌釜式反应器;最基本的理想置换反应器有管式反应器。
4、偏离平推流的情况有漩涡运动、截面上截面上流速不均匀、沟流和短路。
5、偏离全混流的情况有产生产生死角与短路。
6、实验室研究到工业生产的反应工程研究过程要做到扩散相似,流体力学相似,热相似和化学相似。
7、化学反应对反应器的要求主要有反应器要有足够的体积、有适宜的结构、足够的传热面积、足够的机械强度和耐腐蚀能力、易操作、易制作、易安装、易维修。
第二章简答题1. 试述釜式反应器的适用范围及特点?答案:液-液均相,在气-液、液-液非均相反应过程。
既可适用于间歇操作,又可适用于连续操作过程。
它具有温度和压力范围宽、适应性强,操作弹性大,连续操作时温度、浓度容易控制,产品质量均一等特点。
但若应用在需要较高转化率的工艺要求时,却有需要较大容积的缺点。
2. 釜式反应器液位对生产有何影响?如何控制?答案:一般反应釜液位控制在70%左右,通过料液的出料速率来控制。
连续反应时反应釜必须有自动料位控制系统,以确保液位准确控制。
液位控制过低反应产率低;液位控制过高,甚至满釜,就会造成物料浆液进入换热器、风机等设备中造成事故。
答案关键词:70%,出料速率,自动料位控制,填空题:1. 化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有(釜式)反应器和(管式)反应器。
2. 釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装)。
3. 手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。
4. 釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小),传热介质压力(较低)的情况。
5. 间歇操作,对同一个反应,CAO相同,处理物料量不等,达一定转化率时,每批所需的反应时间( 相等)。
化工原理题库(附参考答案)一、单选题(共116题,每题1分,共116分)1.离心泵操作中,能导致泵出口压力过高的原因是( )A、密封损坏B、润滑油不足C、排出管路堵塞D、冷却水不足正确答案:C2.下列物系中,可以用过滤的方法加以分离的是()。
A、酒精水溶液B、空气C、悬浮液D、乳浊液正确答案:C3.某工艺要求测量范围在0~300℃,最大绝对误差不能大于±4℃,所选精确度为。
A、0.5;B、1.5;C、4D、1.0;正确答案:D4.对标准旋风分离器系列,下列说法正确的是()A、尺寸大,则处理量大,但压降也大B、尺寸小,则处理量小,分离效率高C、尺寸大,则分离效率高,且压降小D、尺寸小,则分离效率差,且压降大正确答案:B5.氧气是我们身边常见的物质,以下有关氧气的叙述不正确的是( )A、某些物质在空气中不能燃烧,但在氧气中能燃烧B、氧气能提供动植物呼吸C、氧气能支持燃烧D、氧气具有可燃性正确答案:D6.L是表示( )A、流速计B、流量计C、液位计D、温度计正确答案:C7.硬水是指( )A、含金属离子较多的水B、自来水C、含有二价钙、镁离子的水D、矿泉水正确答案:D8.双层平壁定态热传导,两层壁厚相同,各层的热导率(导热系数)分别为λl和λ2,其对应的温度差为△t1和△t2,若△t1>△t2,则λl和λ2的关系为( )A、无法确定B、λ1>λ2C、λ1<λ2D、λ1=λ2正确答案:C9.一个反应过程在工业生产中采用什么反应器并无严格规定,但首先以满足( )为主A、工艺要求B、减少能耗C、操作简便D、结构紧凑正确答案:A10.H2、N2、O2三种理想气体分别盛于三个容器中,当温度和密度相同时,这三种气体的压强关系是()。
A、PH2=PN2=PO2B、PH2>PN2>PO2C、不能判断大小D、PH2<PN2<PO2正确答案:B11.某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空表指示真空度很高,他对故障原因做出了正确判断,排除了故障,你认为以下可能的原因中,哪一个是真正的原因( )A、水温太高B、吸入管路堵塞C、真空表坏了D、排除管路堵塞正确答案:B12.流体在圆形直管内做滞流流动时,其管中心最大流速u与平均流速uc 的关系为( )A、u=3ucB、u=0.5ucC、uc =0.5uD、u=2uc正确答案:D13.目前,我们日常生活中冰箱常用得保鲜膜是()A、PEB、PVCC、PETD、PAN正确答案:A14.下列哪个不是制造高分子合成材料的基本原料( )A、天然气B、石油C、矿石D、煤炭正确答案:C15.换热器,管间用饱和水蒸气加热,管内为空气(空气在管内作湍流流动),使空气温度由20℃升至80℃,现需空气流量增加为原来的2倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时的传热温差约为原来的()。
化工原理习题及答案 釜式反应器 3 釜式反应器 3.1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应: 325325CHCOOCHNaOHCHCOONaCHOH 该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l,反应速率常数等于5.6l/mol.min。要求最终转化率达到95%。试问: (1) (1) 当反应器的反应体积为1m3时,需要多长的反应时间? (2) (2) 若反应器的反应体积为2m3,,所需的反应时间又是多少?
解:(1)00222000001()(1)110.95169.6min(2.83)5.60.0210.95AfAfXXAAAAAAAAAAA
dXdXXtCC
RkCXkCX
h (2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关,所以反应时间仍为2.83h。
3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应: 223222CHClCHOHNaHCOCHOHCHOHNaClCO 以生产乙二醇,产量为20㎏/h,使用15%(重量)的NaHCO3水溶液及30%(重量)的氯乙醇水溶液作原料,反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1:1,混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级,在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h,要求转化率达到95%。 (1) (1) 若辅助时间为0.5h,试计算反应器的有效体积; (2) (2) 若装填系数取0.75,试计算反应器的实际体积。 解:氯乙醇,碳酸氢钠,和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇:20/62=0.3226 kmol/h
每小时需氯乙醇:0.326680.591.11/0.9530%kgh 每小时需碳酸氢钠:0.326684190.2/0.9515%kgh 原料体积流量:091.11190.2275.8/1.02Qlh 氯乙醇初始浓度:00.326610001.231/0.95275.8ACmoll 反应时间: 02000110.952.968(1)5.21.23110.95AfAfXXAAAABAA
dXdXtCh
kCCkCX
反应体积:0(')275.8(2.9680.5)956.5rVQttl
(2) (2) 反应器的实际体积:956.512750.75rVVlf 3.3丙酸钠与盐酸的反应: 2525CHCOONaHClCHCOOHNaCl 为二级可逆反应(对丙酸钠和盐酸均为一级),在实验室中用间歇反应器于50℃等温下进行该反应的实验。反应开始时两反应物的摩尔比为1,为了确定反应进行的程度,在不同的反应时间下取出10ml反应液用0.515N的NaOH溶液滴定,以确定未反应盐酸浓度。不同反应时间下,NaOH溶液用量如下表所示:
时间,min 0 10 20 30 50 ∝
NaOH用量,ml 52.2 32.1 23.5 18.9 14.4 10.5 现拟用与实验室反应条件相同的间歇反应器生产丙酸,产量为500kg/h,且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的90%。试计算反应器的反应体积。假定(1)原料装入以及加热至反应温度(50℃)所需的时间为20min,且在加热过程中不进行反应;(2)卸料及清洗时间为10min;(3)反应过程中反应物密度恒定。 解:用A,B,R,S分别表示反应方程式中的四种物质,利用当量关系可求出任一时刻盐酸的浓度(也就是丙酸钠的浓度,因为其计量比和投量比均为1:1)为: 0.515/10ABNaOHCCVmoll
于是可求出A的平衡转化率: 00052.510.50.852.590%0.890%0.720.515(1)52.5(10.72)0.051514.7/10AAeAe
A
AAe
AAA
CCX
C
XX
CCXmoll 现以丙酸浓度对时间作图:
由上图,当CA=0.0515×14.7mol/l时,所对应的反应时间为48min。由于在同样条件下,间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关,所 以该生产规模反应器的反应时间也是48min。 丙酸的产量为:500kg/h=112.6mol/min。 所需丙酸钠的量为:112.6/0.72=156.4mol/min。
原料处理量为:000/156.4/(0.051552.5)57.84/minAAQFCl 反应器体积:00()57.84(182010)4512rVQttl 实际反应体积:4512/0.85640l
3.4在间歇反应器中,在绝热条件下进行液相反应: ABR
其反应速率方程为:143110001.110exp()/.AABrCCkmolmhT 式中组分A及B的浓度CA及CB以kmol/m3为单位,温度T的单位为K。该反应的热效应等于-4000kJ/kmol。反应开始时溶液不含R,组分A和B的浓度均等于0.04kmol/m3,反应混合物的平均热容按4.102kJ/m3.K计算。反应开始时反应混合物的温度为50℃。 (1) (1) 试计算A的转化率达85%时所需的反应时间及此时的反应温度。 (2) (2) 如果要求全部反应物都转化为产物R,是否可能?为什么? 解:(1) 00000.04(4000)()()32332339.014.102ArAAAA
F
CHTTXXXX
C
0000014220()91.32110001.110exp()(1)32339.01AfAfXXAAAAAABAAAAAdXdXtCCRkCCdXChCXX (由数值积分得出)
32339.010.85356.2TK (2)若A全部转化为R,即XA=1.0,则由上面的积分式知,t→∝,这显然是不可能的。
3.5在间歇反应器中进行液相反应: 12AABDCB
ABCrkCC
CBDrkCC A的初始浓度为0.1kmol/m3,C,D的初始浓度为零,B过量,反应时 间为t1时,CA=0.055kmol/m3,CC=0.038 kmol/m3,而反应时间为t2
时,CA=0.01 kmol/m3,CC=0.042kmol/m3,试求:
(1) (1) k2/k1; (2) (2) 产物C的最大浓度; (3) (3) 对应C的最大浓度时A的转化率。 解:(1)因为B过量,所以: ''''1212,,AADCCADACrkCrkCrrrkCkC
恒容时:
'1AA
dCkC
dt
(A)
''12CAC
dCkCkC
dt
(B)
(B)式除以(A)式得: '2'11CC
AA
dCkC
dCkC 解此微分方程得: '2'10'200'11kkAAA
C
AA
CCC
C
kCC
k (C)
将t1,CA,CC及t2,CA,CC数据代入(C)式化简得: 0.420.550.380.10.420.550.380.1xx 解之得: '22'11
0.525kkxkk
(2)先求出最大转化率:
21
111,max21()0.7425kkAkX
k
(3)产物C的最大收率:
21,max211110.49051kkCAA
YXX
k
k 产物C的最大浓度: 3,max0,max0.10.49050.0491/CACCCYkmolm
3.6 在等温间歇反应器中进行液相反应 31
123
kkAAA
初始的反应物料中不含A2和A3,A1的浓度为2mol/l,在反应温度下k1=4.0min-1,k2=3.6min-1,k3=1.5min-1。试求: (1) (1) 反应时间为1.0min时,反应物系的组成。 (2) (2) 反应时间无限延长时,反应物系的组成。
(3) (3) 将上述反应改为31123kkAAA反应时间无限延长时,反应物系的组成。 解:根据题中给的两种反应情况,可分别列出微分方程,然后进行求解。但仔细分析这两种情况,其实质是下述反应的特例:
12123
kkAAA
(A)
当'20k时,(A)式变为123AAA (B)
当'10k时,(A)式变为123AAA (C)
当''120,0kk时,(A)式变为123AAA (D) 其中式(D)即为书讲的一级不可逆连串反应。可见只要得到(A)式的解,则可容易化简得到(B),(C)及(D)式的解。 对于(A)式,可列出如下微分方程组:
'1
1111dCkCkC
dt
(1)
''2
11231222dCkCkCkCkC
dt (2)
'3
2223dCkCkC
dt (3)
由题意知初始条件为:
11023(0),(0)(0)0CCCC
(4)
联立求解此微分方程组可得: '''''21112211011()()()()ttkkkkkeke
CC
kk