化学反应工程作业答案

西交《化学反应工程》在线作业一、单选题（共30 道试题，共60 分。

）1.A.B.C.D.正确答案：B2. 当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。

A. 0.01umB. 0.1umC. 1umD. 1nm正确答案：B3.A.B.C.D.正确答案：A4.A.B.C.D.正确答案：B5. 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. 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正确答案：B6.A.B.D.正确答案：B7. 气相反应A + B →3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子δA=_______。

A. –2B. –1C. 1D. 2正确答案：D8.A.B.C.D.正确答案：A9. 当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。

A. =0B. =1C. ＞1D. ＜1正确答案：C10.A.B.C.D.正确答案：D11. 对于（）的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。

A. 间歇式反应器B. 全混流反应器C. 搅拌釜式反应器D. 平推流管式反应器正确答案：D12.A.B.C.D.正确答案：A13. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。

A. 提高压力B. 降低压力C. 提高温度D. 降低温度正确答案：C14.A.B.C.D.正确答案：B15.A.B.C.D.正确答案：C16.A.B.C.D.正确答案：C17.A.B.C.D.正确答案：B18. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指( )。

A. 化学反应B. 反应工程C. 反应热力学D. 反应动力学正确答案：D19.A.B.C.D.正确答案：D20.A.B.C.D.正确答案：D21. 非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而_______。

VR 1 V02 k 1 k 1 k1 k 2 1 2 2 2
V02 k1 k2 k1 / k2 1 2 1 1 V01 2k1 k2 2k1 / k2 1 4 1 3
1 V02 V01 3
加料速率减小到原来的1/3倍，可使转化 率达到0.5。
CA0 CB0 0.02mol/ L
2 rA kCACB 5.6CA
根据：t
x Af kCA0 (1 x Af )
3 3
当VR 1m 和2 时： (反应时间与反应体积无关） 0.95 t 169.64(min) 5.6 0.02(1 0.95)
习题3-3解答
3
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A2 0.98 x A1 0.85
VR1 1 1 V0 kCA0 (1 x A1 ) 0.01 2 (1 0.85)
VR1 333.33V0 333.33 0.002 0.67(m )
3
VR 2VR1 2 0.67 1.34(m )
（2）单个CSTR
VR C A0 x Af 根据 V0 rA
C A0 x Af VR V0 kCA0 (1 x Af )[C A0 C A0 (1 x Af )] 1 2500( s) 0.01 2 (1 0.98)

求催化剂的内扩散有效因子。
解：由题意知，此为二级反应
dN A dW
kw
f (c); dN A dS
kS
f (c); dN A dVC
kVC
f (c)
又dS SgdW ; PdVC dW 所以kw kS Sg ;kvc kw P
所以，rA 7.696 105 P PA2
7.696 105 P (106 RT )2 (106 CA )2 mol / (cm3 s)
k p1 C4H8
k2
p C4
H6
p H2
1 b p b p C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
第3页/共17页
（2）丁烯反应级数判断
＝
b p C4H8 C4H8
1＋b p ＋b p C4H8
C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
1
由题设知反应属于化学反应控制，根据平衡近似假设：
p C4 H8
kVC 0.09s1; Deff 7.04 104 cm2 / s
对于不同形状的催化剂颗粒，西勒模数均可表示为:
Vp p Sgks Vp kVC
Sp
Deff
S p Deff
(2.5 103 )2 (5 103 ) 2 (2.5 103 )2 2 (2.5 103 ) (5 103 )
2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应， 在300 ℃ 、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.04×10-4cm2/s，采用直 径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。
解： 由 已 知 条 件 ：
T 300 273.15K 573.15K; P 7.09MPa;
107 / 2ra = 108

利用（2.6）式
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/（2+4+1.3）=0.2740
27.40
空气
4/（2+4+1.3）=0.5479
54.79
水
1.3/（2+4+1.3）=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示