化学反应工程考试试卷及答案

1、一、填空(40分)(1)气相反应 A+3B f 2C,则 6 =S =。 badCA r ,前提是(2)反应速率常数有时可以表为。Adt(3)空间速度是指 ,空间时间是指 O(4)反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 O(15)测定停留时间分布最常用的示踪剂注入方法有法和 法。二、简答题(20分)(1)简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。HSZnO反应的宏观步骤。2)根据缩芯模型，描述和(2(3)对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式(指明 式中各参数的含义)。(4)对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式(指明式中各参数的含义)O三、计算题(每题1

2、0分，共40分。)(1)乙烯氧化生成环氧乙烷为银催化剂上的气固相催化反应，进入反应器的气体组成(摩尔比)：CH:15%, O : 7%,CO : 10%,其余为 Ar、N;出反应器气体 22242.中现已知：CH : 13.1%,O : 4.8% o试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性242cH 0.5O CHO42224)及收率。(O 2H 30 2COCH22422HCCH + H 2,已知反应的步骤为 )(丁烯制丁二烯 84A264(A)CH () (CH)8844(B)(CH) (CH) H 26448 )(H C (C)(CH) 6446 请分别导出(A) (B) (C)为控制步骤的

3、均匀吸附动力学方程。(3)在活塞流反应器中进行等温、体积不变的一级不可逆反应，则出口转化率可达 0.96,现保持反应条件不变，但将反应改在：(a)相同体积的全混流反应器中，(b)等体积串联的两个全混流反应器(总体积与活塞流反应器相等)中。(c)相同体积的间歇反应器，反应时间与辅助时间之比为5: 1试分别计算所能达到的转化率。(4)某全混流反应器体积为100L ,物料流率为10 L/s。(a)试分别求出在反应器中逗留时间为911s、小于10s、大于10s的物料在总进料中所占的比例。(b)用脉冲法注入示踪剂，其出口浓度用C(t)表示，假设C(0)为已知，试写出 C(t)这个C(t)dt 函数的表达

4、式。并指出的值。一、填空(40分)(1) 2, 2/3(2) 等容 。(3)单位时间内，流过多少个反应器体积的物料(其它正确表达方式也可)物料流过反应器所需要的时间(其它正确表达方式也可)(4) 可逆放热反应 不同转化率下的最佳温度所形成的曲线 33 op = 2.39g/cm (5)V= 0.169 cm/g , 0 = 0.403 g Pe=_9.17_, m=_4.59 (7)分子扩散，努森 Knudsen扩散、表面扩散、构型扩散s = 2/3 。会增高(8) lt E(t)dt F( ) F(0) 0F(t) , , (9)10(10)外扩散和化学动力学控制时(-1, 值较 小；内扩散

5、强烈影响时(<< 1,值较大。(11) 多段绝热反应器。轴向和径向反应器。 492二 /s,10mm/s, D=1.5X ( 12)某一级不可逆的气液反应过程，已知 k=10L则当k >>20/3 时，该反应 属于快反应，反应区主要在 液膜，工业上可选用 填, 充床反应 器或 降膜 反应器；当k <<20/3 时，该反应属于慢反应，这时反应区 主要在液相主体，工业上可选用 鼓泡床 或搅拌鼓泡床反应器。|Wj BA,(13) C 低 C(15) 不同年龄粒子之间的混合 (15) 阶跃法和脉冲法。四、简答题(20分)(5) 要点：PFR:流动如活塞，各参数轴向有

6、变化，径向无变化，返混为 0CSTR:瞬间完全混合，参数无变化，返混为最大(6) 要点：HSHSHSZnO在未反应芯表面上反应；内扩散；与外扩散；222e HO内扩散；HO外扩散。22CAg = (r) )(7 gA11(SkSkiGse8)cc* p*) K( NK(p LGGL111 HkkKLGGlIHkkKGLL五、计算题(每题10分，共40分。)(4) 以100mol进料为基准，以a、B表示环氧乙烷及二氧化碳的生成量,CH 24O 2CHO 24CO 2HO 2惰总计进口157010068出口B a 15-/27- a /2-3 0 /2aB 10+68100-a /2进行物料衡算，

7、结合出口条件可知：/2150.131 /2100则可求得“=1.504mol, 0 = 0.989mol1.5 /27 0.048 /2100 乙烯反应量：1.504+ 0.989/2=1.9985mol转化率：1.9985/15=0.1333 1.504/15=0.1003 收率：选择率：1.504/1.9985=0.75265 a=ch b=ch c=h 记) ( 26844(a)k =(1) rr r=kpAaA0aAdAdAAA pb1A=(2) AA0 p+ +bpb+ bp1 + bp1 ABABBB AA pppp CBBC 一 p(3) K,ap KppAppcBbkpk 一

8、AaAAdAKp = r(4) AppCB+ 1 + bbp BBAKpkbp k'bpp cBABA p'k kr (B) cbaa 1 bp bpBAAB (C) p = r r=kk(1)r0BdBdBaBaBBB pb1B = (2), = BB0* pbbp+ + bp1 + 1 +bpBABAABAB Kp*ppAp cb(3)K, p=BpppCAKpAp kkbpBdBBaBpC=(4)1 AKpAp1+bp+b BAA pc () 6kln(1 x)1 x e 3.219 kg1 0.763 (1)x1a k1 12 /2 1.6095,x 1 (2)k) 0

9、.853 kA1 k1 151k0.932 xkk(3)' 2.6825,1e- a6(4 ) St 10m9/10 11/100.074 )e 0.40657) (1 e 0.33287 (1)F(11)F(9) (1 10.368 1 F(10) 1eF(10) 0.6321C(t)tt/ (t)(2)E(t Ee t dtC(t) m01 tt/C(t)et)dt C(mt0m1C(t)dt C(0)tCC C t 0,(t)C(0) (0) ()dt tm tCdt(0)Cet00m1t/tt/10 e)t( )(C3的材料制成。4.0克/cm5多孔性球形颗粒 10克，半径1c

10、m,系由密度为(孔隙率则其孔容积v= , e = g O假密度P =2 0.218 ,如果采用扩散模型，则)已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差(6 Pe=,如果采用多级全混流模型，则 m=(7)催化剂微孔内的气体扩散有 扩散，扩散、扩散、及 扩散等多种形式。/Lr 2C、ALAc1moi/L,进料反应进行至，(8)复合反应A02C2r M AMx 0.5,s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA o 于内扩散的影响，选择性会.t E(t)dt F( ) F(0)(9,。 0.(10)内扩散效率因子(和Thiele模数的数值通常有如下关系：外扩散和化学动力学控制时(1,值较 ；内扩散强烈影响时(1,值较 。,(11) CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492一 /s,=1.5X1012)某一级不可逆的气液反应过程，已知 k=10mm/s,