五邑大学化学反应工程期末考试试题及答案(整理)

1、五邑大学化学反应工程 试题B （闭）卷（答案）2011 2012学年第一学期一、单项选择题： （每题2分，共20分）1. 反应器中等温进行着AP（I）和 AR（2）两个反应，当降低 A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明（）A.反应（1）对A的反应级数大于反应（2） B .反应（1）对A的反应级数小于反应C.反应（1）的活化能小于反应（2） D.反应（1）的反应速率常数大于反应（2）22. 四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值为（）A.B. C . D . 0A （I） P Q3. 对一平行一连串反应A （S） R, P为目的产物，若活化能次序为

2、：E2<E1<E3,为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（）。A.先高后低B.先低后高 C.高温操作D .低温操作4.两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-r A2之间的关系为（）反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-r A1。两釜反应温度相同。A. -r A1 > -r A2 B. -r A1 = -r A2 C-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大5.已知一闭式反应器的UL0.1,该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数()oA.B.C6. 固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生（）

3、A.物理吸附B .化学反应C .化学吸附D .质量传递7. 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为（）A.堆（积）密度 B .颗粒密度 C .真密度D .平均密度&在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种（）A.平推流反应器 B.轴向流反应器 C. 全混流反应器 D.多釜串联反应器9.某液相反应，其反应式可写成A+C R+C这种反应称为（）A.均相催化反应 B .自催化反应C .链锁反应D.可逆反应10.高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成()A.气、液均为平推流B 气、液均为全混流C气相平推流、液相全混流D 气相全混流、液相平推流 二、

4、填空题(每题 5分，共30分)1. 一不可逆反应，当反应温度从25C升高到35C时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为2.一气固催化反应 A BR ,若本征反应速率方程为：rp 2硏则该反应可能的反应机理为rQk2CA5cB3.间歇釜反应器中进行如下反应:AP (1) r AI= k1CAa1kd2ABIPA S (2)- A2=k2Ca2A 2B k2 Q在Cao和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中CZCs增大，表明活化能 E1与E2的相对大小为 ;在温度和反应时间保持不变下， 增高反应浓度，釜液中CZCs增大，表明反应级数 al、a2的相对大小为 。4.从反应器停留时间分布测定中，

5、求得无因次方差2 O*98,反应器可视为 又若求得无因次方差20°2,则反应器可视为。5.有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应A P,若大釜在先，小釜在后，出口转化率为XA1 ,小釜在先、大釜在后，则出口转化率为XA2,两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较XA1和XA2的相对大小为。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 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。k sk apaY KBPB厂2(1KAPA. KBPB + KRPR)(1) 一级放热反应，绝热操作 (2) 二级反

6、应，等温操作 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E>E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温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1 m3

7、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：H2Cochch 3 h2oh2cohchohch 3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，原料液中环氧丙烷的浓度为m5,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，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2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在Q= 300Lmin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

8、：(1) E(t) 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2（5）无因次方差为多少（6）轴向扩散模型参数Pe为多少0t/min10203.某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150C下，测得kp=5s-1,有效扩散系数求：（1）当颗粒直径为时，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，则颗粒直径应不大于多少DiA=S O2. B 5. Bln乞k1(T右）、J / molE8.3141(2981308In 2In 2E 52894 J / m ol2.A A B 22 2 B A B "s R (此步为速率控制步骤 )R R a<b&l

9、t;E2 al>a2 4.全混流反应器活塞流反应器 5.xA1<xA2 6.(1) a> b ( 2)三、简答题1. 答： 若采用间歇反应釜，其加料方式为A 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沿管长多处加入若E1>E2,则反应温度应采用高温 。2. 答：(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

10、的冷激剂量。四、计算题：31I 解.Vr 1m , rAkCA,k 0.98 h ,C AO2.1kmol /l, XA 0.9一级不可逆反应：tVrQO1ln( 1 XAf) kQ0(t t0) Q0(2.350.65)113m3hln( 10.9)2.35h丙二醇的浓度=CAOXA 2.10.91.89 kmol/m3丙二醇的产量=QOCAOXAf = 1.891/ 30.63 kmol / h 15.15 kmol / 日(2)采用定态下连续操作VrQoX AfQo 0.9k(1 X Af )0.98(10.9)1所以QO=h丙二醇的产量=01°91.890.2058 kmol

11、 / h 4.939 kmol / 日322(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. 答：(1) E(t) = -1200(t-20) (2)F(t) = -t2400+(3) V= 2 m(4)多级串联模型参数N= 2无因次方差2Pe2-PeP(I-e )0.5Pe 2.563. 解:(1)0.01、56 I 0.20.008331 1 1tanh 330.85 dp 0.686 P湖北XX大学化学反应工程试题、选择题1、气相反应CO + 3H2 'CH4 + H2O进料时无惰性气体,0（与 Hb以1 : 2摩尔比进料，则膨2、A.3、4、5、胀因子 CO=

12、。A. -2B. -1C. 1D. 2K1一级连串反应APK2S在间歇式反应器中,则目的产物P的最大浓度CP ,maxCAQ(Ki)K2K21 K2 K1Ca0B.(K2K1)"12 C.K2CAO V )KIC AQD.(K1K2)"212串联反应A P （目的） R + S ,目的产物P与副产物S的选择性SP =nPnP 0A. nA0nA B.全混流反应器的容积效率A. < 0B. =0nP n P0nA0nP nP 0C.ns n S0D.nR nR0=时，该反应的反应级数C.P主)对于单一反应组分的平行反应S副）,降，则最适合的反应器为D.其瞬间收率P随CA

13、增大而单调下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 > O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7、9、C.循环操作的平推流反应器一级不可逆液相反应 A : 2R操作时间t+t O=，装置的生产能力为A. B.C. D.D.全混流串接平推流反应器3CAO230kmol / m出口转化率 XA50000 kg产物R/天，MR=60 ,则反应器的体积在间歇反应器中进行等温一级反应 A B,求反应至CA 001mol所需时间t=A. 400B. 460C. 500rA 0.01CAmol / lS

14、 当 C A0秒。D. 560一级连串反应A P S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物ln( K2/K1)In (K1/K2)空时opt。A. K2 KI B.K2 K1 c.10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t 0不包括下列哪一项A.加料时间 B.反应时间C.物料冷却时间11、全混流反应器中有个稳定的定常态操作点。A. 1B. 2C. 3D. 40.7 ,每批V为m 3o1mol/l 时P浓度最大时的最优ln (K2/K1)1RXDTKXD.清洗釜所用时间12、全混流反应器的容积效率小于时，且随着X A的增大而减小，此时该反应的反应级数n。A. V 0 B. =0C.D.13、当

15、反应级数n时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 ZA. =0B. =1C.D.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L k Cm d dt kdCi,当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为A. 0B. =1C. 3D.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.粒子与流体间有温度差B.粒子与流体

16、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亠。A.粒子与流体间有浓度差B.粒子与流体间无浓度差D.床层径向有浓C.床层径向有温度梯度度梯度19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第级模型的特点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UOUmf 在围内。A.B. 10C. 1015 D.21、全混流反应器进行放热反应时,要使反应器操作在稳定的定常态,则必须满足以下条件A.移热速率 放热速率.移热速率 放热速率

17、C.移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率D.移热速率随温度变化率放热速率随温度的变化率22、气固催化反应本征速率是指排除阻力后的反应速率。A.外扩散阻力 B .内扩散.内外扩散吸附和脱附23、等温液相反应A+BP rp=k QCB, 2AR rR=k2GP为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用A.间歇釜式反应器,A和B次性加入；B全混流反应器;C.半间歇釜式反应器,AL次性加入，B连续滴加;24、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个 反应。A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆25、等温恒容下进行各步均为

18、-级不可逆串联反应KIA -K2=PS若保持相同的转化率XA,调节反应温度使k2k1降低，则P的收率将A增大B.减小C不变D先增后减26、 在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。A.空时TB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间27、 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为。A. E（t）曲线B. F（t）曲线C. I（t）曲线（t）曲线28、 气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=。A. 厚度 /2B. RC.R/2D. R/329、 对于反应级数n> O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.

19、循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器二、填空题1、化学反应工程是一门研究的科学。2、 化学反应速率式为rA KCCACB ,如用浓度表示的速率常数为KC ,用压力表示的速率常数 KP ,则 KC =KP。- P（主）A "3、 平行反应"）均为一级不可逆反应，若 E主> E副，选择性S）与无关，仅是的函数。4、 对于反应级数n > O的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。5、对于恒容的平推流管式反应器致。6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为7、流体的混合程度常用来描述。8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等

20、导致表面积减少造成的失活,也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的失活。9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热,般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用模型来计算。TOPt和平衡温度Teq ,二者的流化速度Umf通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度关系为12、描述流化床的气泡两相模型，以UO的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始O13、描述流化床的数学模型， 对于气、乳两相的流动

21、模式一般认为气 相为平推流,而对相则有种种不同的流型。14、多相反应过程是指同时存在相态的反应系统所进行的反应过程。15、是化学反应工程的基础。16、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称K1K2PS在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度17、一级连串反应ACp,m axtopt18、着眼反应组分K的转化率的定义式为K1K219、一级连串反应 A PA S在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,m axtopt20、 化学反应速率式为rA KCCACB ,如用浓度表示的速率常数为KC ,用压力表示的速率常数 KP ,则 K

22、C =_KP。21、 理想反应器是指。22、 具有良好搅拌装置的釜式反应器按 反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按反应器处理。23、 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、J24、平推流反应器的返混为 _ 。25、 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用_法来求反应级数。26、 分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_、 _为目标进行优化的。27、 轴向分散模型的数学期望值_ _ _ ,方差_。28、 测定气-液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的_ _ _ ,使反应在动力学区域内进行。29、 在流化床中为了传热或控制气-

23、固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的_梯度和梯度。30、 对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为_。31、 当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的双膜模型;一是按非稳态扩散处理模型，如和。32、在建立数学模型时，根据基础资料建立物料衡算式的一般式为。33、 活化能的大小直接反映了对温度的敏感程度。34、 生成主产物的反应称为,其它的均为 。35、固定床中颗粒的体积相当直

24、径定义为具有相同体积VP的球粒子直径，表达式dv= 三、分析解答题1简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于 体积流速之比，所以三者相等。（分）2、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含

25、有示踪剂A且浓度为CAo的流体，（分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂 A的浓度随时间的变化。（分）对应的曲线为FF(t)(t)，CACAO O (分)3、简述均相反应及其动力学的研究内容答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的 影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。4、对于可逆放热反应如何选择操作温度答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2 ）这是由于可逆放热

26、反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等 而达到化学平衡。5、简述气-液反应的宏观过程： A （g） + bB （I ） 产物（I ）1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；2 ）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3 ）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散;4 ）气相产物向气相主体扩散。6、简述固定床反应器的优缺点1）催化剂在床层内不易磨损；2 ）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能

27、力；3 ）固定床中的传热I巳/RTrRk10eSR ；CA答：对于平行反应rSk20ek E2 EI-eRT CAk20,所以，当Ei > E2时应尽较差；4 ）催化剂的更换必须停产进行。k1R rA ；7、对于反应"S , rRk1CA ,其活化能为EI ； rs k2CA ,其活化能为E2 ,当EI> E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率 8、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点1）以U）的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度Lmf通过，而其余部分以（Lb-Umf）则全部以气泡的形式通过； 2 ）床

28、层从流化前的高度 Lmf增高到流化时的高度Lf ,完全是由于气泡的体积所造成；3 ）气泡相为向上的平推流，大小均一；4 ）反应完全在乳相中进行；5）气泡与乳相间的交换量 Q为穿流量q与扩散量之和。9、简述双膜理论该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。10、简述理想反应

29、器的种类通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出 流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料 与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡 的组成进行计算便可以达到反应的转化率12、简述理想反应器的种类。答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或 挤

30、出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内 物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以 相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在 器内具有相同的停留时间二、1.化学反应的工程问题（RT）"浓度 温度4.平推流5.平均停留时间、反应时间、空时6微观流体7.调匀度S流体的混合态8.物理 化学9.努森扩散10.拟均E 2 EIEI 12 U 0Umf相一维 11. Teq TOPt三传一反k116.数学模型17. 心k2 心2 Sk1In （k2k1）19. k2k2k1 20. （RT/

31、>21.全混流反应器、平推流反应器22.全混dQL dQ流平推流23. _QG QrdT dT 25.初始速率法26.平均生产速率最大生产经费最低27. 28.扩散阻力29.温度 浓度30.聚式流化床31.双膜模型 溶质渗透模型 表面更新模型32.输入量=输出量+反应量+累积量33.反应速率34.主反应 副反应13.气 乳14.两个或更多15.k2(k2 k1)ln(k2 /k1)nK0 nK35. (6V p/ )1/3k2k118.nK0化学反应工程期末试题II.单项选择1. 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 oPt A.In( K2K

32、1) -Kr-KrB.In( K1K2)K2 Kiln(K2/K1)1C.K1K2D.K1K22.全混流反应器的容积效率小于时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数A. V 0 B. =0 C. 0 D. >03.当反应级数n时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A. =0B. =1C.> 1D.V14. 轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与 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5. 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 装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔d6. 催化剂在使用过程中

33、会逐渐失活，其失活速率式为dt应物有强内扩散阻力时，d为。 A. 0 B.7. 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.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8. 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.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9. 下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第级模型的特点D.kdCimC.搅拌釜,当平行失活对反 3D. 1A.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2)推算一级不可逆等

34、温反应的出口转化率（2分）10.流化床反应器中的操作气速 Uo是根据具体情况定的，一般取流化数UyUmf在范围内。A. B. 10 C. 1015 D.III. 简答题1. 简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系2. 简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线3. 简述气-液反应的宏观过程： A （g） + bB （I ）产物（I ）4. 简述固定床反应器的优缺点5. 简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点6. 简述双膜理论IV. 计算题1. 醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：CH3COOHk1 CH 2 CO H2OCH3COOH k2 C

35、H 4 CO211已知在916C时k1 4-65s ，k2 374s ,试计算：1） 99%勺醋酸反应掉的时间；（6分）2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分）2. 有一级不可逆反应AP,在85C时反应速率常数为，今拟在一个容积为10的釜式反应器中进行，若最终转化率为XA 0.95 ,设该反应的处理量为h,今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积3. (A)(P)(S)CeH 6 k CeH 5CIk3CeHqCJCAk1CAk1CAk2Cp反应速度 dt；dt,在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应时，求目的产物P的选择性SP ,其中kl1°

36、;(h ), k2°5(h I),Vvo1(h), CPQ CSQ 0 C AQ 1mo|/|2 24.有一个反应器测其方差t 112-5min，t 15min ,如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B 2R,已知rAkCACB，CAQ CBQ 12mol/l，k 1lmol min ,求反应器的出口转化率5.用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知t28.971t26.187，k Q.15 求1)推算模型参数N;( 3分)2. D三、1.空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（1分）反应时间是反应物料进入反应

37、器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（1分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（1分）由于平推流反应器内物料不发生返混， 具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（2分）2.阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（1分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为的流体，（1分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂 A的浓度随时间的变化。（1分）对应的曲线为F（t），F(t)C ACAO。(2分)3. （ 1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，

38、在界面上假定达到气液相平衡;分（2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；1分（3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；1分（4）气相产物向气相主体扩散。1分4. 凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。（1分）（1）催化剂在床层内不易磨损；（1分）（2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；（1分）（3）固定床中的传热较差；（1分）（4）催化剂的更换必须停产进行。（1分）5. （ 1）以UO的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度Lmf通过，

39、而其余部分以（LO-Umf）则全部以气泡的形式通过；1分（2）床层从流化前的高度 Lmf增高到流化时的高度Lf ,完全是由于气泡的体积所造成；1分（3）气泡相为向上的平推流，大小均一；1分（4）反应完全在乳相中进行；1分（5）气泡与乳相间的交换量 Q为穿流量q与扩散量之和。16.该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜,（1分）而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一,不存在传质阻力（1分）。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的,通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡（1分）。因此，把复杂的相间传质过程模

40、拟成（1 分）。1.解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为X和y,初始为CAO ,则dxk1 (C AO X y) dtdydtk2 (Ca0 X y)（k1相加得 dtk2 )(Ca0y)d( y)将其积分CAO (X y)(k1k2)dtInCAOCao (X y)(k1k2)t1）当转化率为99%寸0.99C A014.653.74In110.990.549 SSP2）瞬时选择性为dxdy积分得kk24.653.7455.4%串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加（1分）,相间传质总阻力等于传质阻力的加和对第二个全混流反应器作物料衡算VO(CAIC A2 )k1 C A2V22. 解：由于

41、两等体积釜串联，C a, NC A0(1 k I)N(1 kJ2CAOC A2XA而CAO C A2CAO弘 0.95C AO(1i)2201.006hiV01.006 1.821.83m3反应器的总容积为2Vi33.66m3.解：等容积釜串联应有2 1/20.5hCCAICA2 rCAO2(1 K1)K1 k1 I k120.5对于 PVO (C A1 CA2 )V2 (k1CA2k2CP2 )C P2K1C A0'、2 ,.KICAo2(1 K1) (1 K2)+(1 K1)(1 K2) K2k2 20.25Ca2170.444mol/l(10.5)(10.520.5) (10.2

42、5 )0.5(1 0.5)(120.25) Cs21-(0.4440.391)0.165mollCP2CS20.3910.1652.374.解:2tf2帶0.5则每个反应器的停留时间为1527.5min对第一个釜进行物料衡算C A0C A1A1)1 Ca1 kC A1 12整理得75c解得CAI0.30mol/1同理对第二个釜进行物料衡算C A1C A2 (A2 )2C a2 kC解得 Ca2 0.144mol/lXAC A0CAOC A25. 解:8.97126.1870.234174.27XA1取N=41kt N(1 )N0.566化学反应工程期中复习题I.填空题1.化学反应工程中的“三传

43、一反”中的三传是指2. 化学反应过程按操作方法分为 、操作。3. 活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。K1K24. 一级连串反应APS在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度Cp,maxOPt、 。5. 生成主产物的反应称为 ,其它的均为 。.一，P（主） A ""6. 如果平行反应亠S（副）均为一级不可逆反应，若E主 E副，提高选择性SP应致。7. 对于恒容的平推流管式反应器8.全混流反应器的空时T是之比。k1k29. 对于可逆的放热反应A _匕_ R ,使反应速率最大的反应温度TOPt,而当10.对于循环操作的平推流反应器，当循环比 0时反应器内返混为时则反应

44、器内返混为II.单项选择P 主）A1. 如果平行反应S（M）均为一级不可逆反应，若E主 E副，提高选择性SP应A.提高浓度B.提高温度C.降低浓度D.降低温度A与 B以2 : 1摩尔比进料，则膨胀因子2. 气相反应2A + B 3P + S进料时无惰性气体,A. -1B. -1/2C. 1/2D. 13. 气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与H2以1 : 2摩尔比进料,则膨胀因子CO=。A. -2B. -1C. 1D. 24. 全混流釜式反应器最多可能有 个定常态操作点。A. 1B. 2C. 3D. 45.对于反应级数n > O的不可逆等温反应，为降低反应器

45、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6.全混流反应器的容积效率=时，该反应的反应级数n.A. V OB. =OC.D.Ki7. 一级连串反应AK2S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,maxCAO(KI)A.K2K21、KrB.(K2/K1)CAOF C.K2 kTT；CAO ()KICAOD.(K1/K2)1/2 128.在间歇反应器中进行等温二级反应 A B ,20.01CAmOI /1 S 当 C AO1mol /1 时求反应至CA 001mOl /l所需时间t=秒。A.8500B. 8900C.9000D.990

46、09.在间歇反应器中进行等温一级反应 A B ,rA0.01CAmol / l S ,当 Cao1mol /l 时求反应至CA 0.01mOl/l所需时间t=秒。A. 400B. 460C. 500D. 56010.对于自催化反应，最合适的反应器为A.全混流反应器B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器III.简答题1.简述均相反应及其动力学的研究内容2.简述理想反应器的种类3.对于反应A*22S , rR k1CA ,其活化能为EJsk2CA ,其活化能为E2，当 E1> E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率4.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停

47、留时间三者关系5. 简述分批式操作的完全混合反应器IV.计算题1. 醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：CH30Hkl CH 2 CO H2OCH30H k2 CH 4 CO211已知在916C时k1 465s ,k2 374s ,试计算：1） 99%勺醋酸反应掉的时间；（6分）2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分）2. 在1000K于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：RCH 2OH （g） RCHO （g） H2（g）反应速率常数l/mol min,初始时含纯的 RCHOH其初始压力为× 10 5Pa,求1）将20%的RCHOH分解所需时间；

48、2）RCHO啲浓度降低20%所需的时间。3. 现有一有效容积为的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为的冷却盘管。欲利用改反应 器来进行A R的一级不可逆的液相反应，其速率常数k 1.0788 109 exp5525.9TZ），反应热（Hr)20921J /m0A ,原料液中 A的浓度CAO 02moll ,但不含反应产物 民此原料液的密度P =1050gl ;定压比热CP2929（Jg C）。要求原料液的进料流率为V03m3h反应器出口的反应液中CA °04moll O总传热系数u= （KJm2 h C）°所用的冷却介质的温度为25C。试求满 足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度To。24.设某反应的动力学方程为0-35CAmol /l S,当A的浓度为1moll时，达到A的残余浓度0.01moll ,需多