《化學反應工程》試題XXX大學 化學反應工程試題B（開）卷（答案） 2011—2012學年第一學期一、單項選擇題：（每題2分，共20分）反應器中等溫進行著A→P(1)A→R(2)兩個反應，當降低APR的生成量略降低，表明(A)A．反應(1)對A的反應級數大于反應(2) B．反應(1)對A的反應級數小于反應C．反應(1)的活化能小于反應(2) D．反應(1)的反應速率常數大于反應(2)四只相同體積的全混釜串聯操作，其無因次停留時間分布的方差值A．1.0 B.0.25 C．0.50 D．0A)P(2)Q

2為(B )對一平行—連串反應A(3)R P為目的產物，若活化能次序為E<E<E，為了目的產物的收率最大，則最佳操作溫度序列為（ B）。先高后低 B.先低后高 C．高溫操作 D．低溫操作

2 1 3-r與A1第二釜的反應速率-rA2

之間的關系為(A)。兩釜反應溫度相同。A．-rA1

>-rA2D

B．-rA1

=-rA2

C．-rA1

<-rA2

D.不能確定何者為大 ar已知一閉式反應器的uLr（B。

，該反應器若用多釜串聯模型來描述，則模型參數 N為A．4.5 B.5.6 C．3.5 D．4.0固體催化劑之所以能起催化作用，是由于催化劑的活性中心與反應組分的氣體分子主要生( C)。物理吸附 B．化學反應 C．化學吸附 D．質量傳7．包括粒內微孔體積在內的全顆粒密度稱之(B)A．堆(積)密度 B．顆粒密度 C．真密度 平均密8．在氣固催化反應動力學研究中，內循環式無梯度反應器是一(C)。A．平推流反應器 B.軸向流反應器 C.全混流反應器 D.多釜串聯反應器某液相反應，其反應式可寫成A+CR+C這種反應稱(B)A．均相催化反應自催化反應 C．鏈鎖反應 D.可逆反高徑比不大的氣液連續鼓泡攪拌釜，對于其中的氣相和液相的流動常可近似看(BA．氣、液均為平推流 B．氣、液均為全混流C．氣相平推流、液相全混流 D．氣相全混流、液相平推流二、填空題（每題5分，共30分）一不可逆反應，當反應溫度從25℃升高到35℃時，反應速率增加一倍，則該反的活化能52894J／mol 。k K P K PS A A B Bk K P K PS A A B BK P K P＋K P)2k ln2 ( )ln2k R T T1 1 2

A A B B R RE ( 1 1 )ln28.314 298 308解：E52894J/mol ，ABR，若本征反應速率方程為：則該反應可能的反應機理為AσAσB 2σ2Bσ2AσBσkRσRσ

Rσσ (此步為速率控制步驟）間歇釜反應器中進行如下反應：AP (1)－r＝kCa1AS

A1 1A(2)－r=kCa2A2 2ACC/CE1E2A0 P S大小E1<E2 ；在溫度和反應時間保持不變下，增高反應濃度，釜液中C/CP S增大，表明反應級數ala2的相對大小al>a2 。A．al>a2 B．al<a2 C．活化能El<E2 D．活化能El>E2從反應器停留時間分布測定中,求得無因次方差

0.98,反應器可視為全混流反應器又若求得無因次方差

0.02,則反應器可視活塞流反應器 。有兩個有效容積不等的全混流反應器串聯操作，反應為二級不可逆反應A→P，若大釜在先，小釜在后，出口轉化率為x，小釜在先、大釜在后，則出口轉化率為x，兩種情況下，進料A1 A2流速、進料濃度和反應溫度均相同，比較x和x的相對大小為 x<x 。A1 A2 A1 A2在固定床反應器中，分別進行一級和二級不可逆氣固催化反應，試比較b兩處的η小ab處靠近反應器的出口，并說明理由。一級放熱反應，絕熱操作；ηηa b r kC2C0.5二級反應，等溫操作。ηη

P 1 A Ba b

kC0.5C2三、問答題（每題6分，共12分）液相復合反應,若為使目的產物P若采用間歇反應釜，其加料方式為？

Q 2 A B若采用管式反應器，其進料方式為？

2ABk1P若E>E，則反應溫度應盡可能采用高溫或低溫？ A2Bk2Q1 2P若采用間歇反應釜，其加料方式A一次性加入連續滴加 ；若采用管式反應器，其進料方式A從反應器進口處加入沿管長多處加入 ；若E1>E2，則反應溫度應采高溫。在四段絕熱式固定床反應器中進行nn>0,試問解:(1)14(2)因第一段反應量大于第二段反應量,所以1-2段間要取出的熱量比2-3段間要取出的熱量大,因而1-2段間需要的冷激量也大于2-3段間需要的冷激劑量.（第1，2題均為12分，第3題為14分，共38分）1m3-1，2：HCOCHCH2

HO2

COHCHOHCH2 3該反應對環氧丙烷為一級，對水為零級，反應溫度下反應速率常數等于0.98h-1，原料液中環氧丙烷的濃度為2.1kmol/m3，環氧丙烷的最終轉化率為90%。0.65h-1，2-1，2為什么這兩種操作方式的產量會有不同？V1m3,r kC,k,C /l,

0.9解：r A A A0 A（1）一級不可逆反應：1 1tln(1xk

) 0.9)0.98V Q(tt )Q(2.350.65)1r 0 0 0Q 1/3m3/h0C X 2.10.91.89kmol/m3丙二醇的濃度=A0 AQ0CA0xAf

1.891/30.63kmol/h15.15kmol日(2)采用定態下連續操作QX Q0.9V 0 Af 0 1r k(1X Af

0.98(10.9)Q=0.109m3/h0丙二醇的產量=

0.1091.890.2058kmol/h4.939kmol日因連續釜在低的反應物濃度下操作，反應速率慢，故產量低。對一閉式反應器進行停留時間分布實驗測定，在Q＝300L/min下，得到E(t)～t下圖所示。由于該圖放置已久，縱坐標模糊不清。試根據E(t)函數性質確定并計算：E(t)/minE(t)/min－1（2）F(t)該反應器體積為多少？N(5)無因次方差 為多少？（6）軸向擴散模型參數Pe為多少？

0 10 20 t/min答：（1）E(t)＝ (2）F(t)＝ -t2/400+0.1t（3）V＝ 2m3（4）多級串聯模型參數N＝22

11(5)無因次方差N 2 2- 2 (1-e-Pe)N Pe Pe2（6）Pe2.56150k=5s-1,有效擴散系數D=0.2cm2/s。P eA求：0.1mmdP6kdP6kPDeA0.01 56 0.2(1)1

0.00833131 1 1(2)

tanh3

30.8 試差，得＝0.68dP6kPdP6kPDeA解：dP0.816 cm

5ddP6dP650.2

0.68湖北XX大學化學反應工程試題一、選擇題21、氣相反應CO+3H2

CH+HOCOH2以1∶2摩爾比進料，則24膨脹因子24

A_。A.-2 B.-1 C.1 D.21K12、一級連串反應A

P

S在間歇式反應器中，則目的產物P的最大濃度CP,max A 。KKCKK2 C K2KKCKC ( 1)K2K11

A0

( 2)KK A022A0K22

[(K

/K)1/21]21

2 11A01

[(K/K)1/21]2D.1 2D.3、串聯反應A→P（目的）→R+S，目的產物P與副產S的選擇性SP= C_。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

nA0

nSnS0

nRnR04、全混流反應器的容積效率η=1.0nB。A.＜0 B.=0 C.≥0D.＞0)AP 5、對于單一反應組分的平行反應 )，其瞬間收率 隨C 增大而單調下降則最適合的反應器為 B 。P A.平推流反應器 B.全混流反應器C.多釜串聯全混流反應器 D.全混流串接平推流反應器6、對于反應級數n＞0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選A 。A.平推流反應器 B.全混流反應器C.循環操作的平推流反應器 D.全混流串接平推流反應器7、一級不可逆液相反應A 2R，CA02.30kmol/m3，出口轉化率xA0.7，每批操作時間tt02.06h，裝置的生產能力50000產物R/天，MR=60，則反應器的體積V為_C_m3。A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4A 8、在間歇反應器中進行等溫一級反A→B，r mol/ls，當CAA 反應至CA/l所需時間t= B 秒。

1mol/l時，求A.400 B.460 C.500 D.5609、一級連串反應A→P→S在全混流釜式反應器中進行，使目的產物P濃度最大時的最優空D D 時opt21ln(K/K21

) ln(K/K)

ln(K/K) 112KK12

KK

D.2 1 2 1 1 2 1 2KK2 1KK10、分批式操作的完全混合反應器非生產性時間t0不包括下列哪一項KK2 1KK

B 。A.加料時間 B.反應時間 C.物料冷卻時間 D.清洗釜所用時間11、全混流反應器中B 個穩定的定常態操作點。A.1 B.2 C.3 D.412、全混流反應器的容積效率η小于1.0時，且隨著A的增大而減小，此時該反應的反應級數n_D_。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞013、當反應級數n_D_時，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉化率。A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜114、軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與 C無關。A.示蹤劑的種類 B.示蹤劑的輸入方式 C.管內的流動狀態D.檢測位置15、對于氣-液相反應幾乎全部在液相中進行的極慢反應，為提高反應速率，應選C 裝置。A.填料塔 B.噴灑塔 C.鼓泡塔 D.攪拌釜d16、催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為

kdt

Cmdi

，當平行失活對反應物有強內擴散阻力時，d為C。A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈117、不屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是A。A.粒子與流體間有溫度差 B.粒子與流體間無溫度差C.床層徑向有溫度梯度 D.床層軸向有溫度梯度18、屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點A 。A.粒子與流體間有濃度差 B.粒子與流體間無度差C.床層徑向有溫度梯度 D.床層徑向有濃度梯度19、下列哪一項不屬于流化床反應器按深度而分的第Ⅱ級模型的特C。A.各參數均為恒值 B.參數值不隨床高而變C.參數值與氣泡大小無關 D.參數值與氣泡大小有關20、流化床反應器中的操作氣速U0是根據具體情況定的，一般取流化數U0Umf在 B范內。A.0.1～0.4 B.1.5～10 C.10～15 D.0.4～1.521全混流反應器進行放熱反應時要使反應器操作在穩定的定常態則必須滿足以下條A．移熱速率>放熱速率 B．移熱速率<放熱速率C．移熱速率隨溫度變化率>放熱速率隨溫度的變化率D．移熱速率隨溫度變化率<放熱速率隨溫度的變化率22、氣固催化反應本征速率是指排C阻力后的反應速率。A．外擴散阻力 B．內擴散 C．內外擴散 D．吸附和脫23、等溫液相反應A+B→Prp=klCACB，2A→RrR=k2CA2P為目的產物，有下列四種方案可供選擇，從提P的收率著眼適宜選DA．間歇釜式反應器，AB一次性加入； B．全混流反應器C．半間歇釜式反應器，A一次性加入，B連續滴加；D．半間歇釜式反應器，B一次性加入，A連續滴加。24、乙苯在催化劑上脫氫生成苯乙烯，經一段時間反應后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍量存在，表明這是一B反應。A．慢速 B．可逆 C．自催化 D．不可逆25、等溫恒容下進行各步均為一級不可逆串聯反應A P S若保持相同的轉率x，調節反應溫度使k/k降低，則P的收率AA 2 1A.增大 B．減小 C．不變 D．先增后減26、在全混流反應器中，反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比A 。A.空時τ B.反應時間t C.停留時間t D.平均停留時間27、階躍示蹤法測定停留時間分布對應曲線B 。A.曲線 B.曲線 C.曲線 D.y曲線28、氣固催化反應的內擴散模數，其中L為特征長度，若顆粒為球形D 。? 度 /2 B. R R/2 D.R/329、對于反應級數n＞0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選A 。A.平推流反應器 B.全混流反應器C.循環操作的平推流反應器 D.全混流串接平推流反應二、填空題1、化學反應工程是一門研化學反應的工程問題的科學。2、化學反應速率式為r KCC，如用濃度表示的速率常數為KC，用壓力表示的速率常數A C A BP K ，則KC=(RT)()K P )A主副3、平行反應 )均為一級不可逆反應，若E ＞僅溫度的函數。主副

，選擇性S濃度無關，p4、對于反應級數n＞0的反應，為降低反應器容積，應選平推流反應器為宜。5、對于恒容的平推流管式反應平均停留時間、反應時間、空時一致。6、若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱為_微觀流體_。7、流體的混合程度常用調勻度S、流體的混合態來描述。8、催化劑在使用過程中，可能因晶體結構變化、融合等導致表面積減少造成的_物理失活，也可能由于化學物質造成的中毒或物料發生分解而造成的_化學_失活。9、對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當微孔孔徑在_0.1um_時，分子與孔壁的碰為擴散阻力的主要因素，這種擴散稱努森擴散。10、絕熱床反應器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當作平推流處理，只考慮流體流動方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用擬均相一維模型來計算。T T11、對于可逆的放熱反應，存在著使反應速率最大的最優溫度opt和平衡溫度eq，二者的關系T T R Eeq

ln 2T為

Topt

E E E2 1 1 。12、描述流化床的氣泡兩相模型，以U0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流U U U化速度mf通過，而其余部分0

則全部以氣泡的形式通過。13、描述流化床的數學模型，對于氣、乳兩相的流動模式一般認_氣_相為平推流，而 乳相則有種種不同的流型。14、多相反應過程是指同時存在兩個或更多相態的反應系統所進行的反應過程。15、三傳一反是化學反應工程的基礎。K116、不論是設計、放大或控制，都需要對研究對象作出定量的描述，也就要用數學式來表達個參數間的關系，簡稱_數學模型_。K117、一級連串反應A

P S在平推流反應器中，則目的產物P的最大濃度k 2 2 1[k

/(

k)]

/k) 11kC t k

1

k kP,max

opt 。 2

、 2 1 ）n nK18、著眼反應組分K的轉化率的定義式為_

K0 KnK0 _。1K119、一級連串反應A

P S在間歇式全混流反應器中，則目的產物 P的最大濃度k 2 2 1[k

/(

k)]

/k) 11kC t k

1

k kP,max

opt 。 2

、 2 1 ）20、化學反應速率式為r KCC，如用濃度表示的速率常數為

，用壓力表示的速率常A C A B C數KP，則KC= KP。21、理想反應器是全混流反應器、平推流反應器。G22、具有良好攪拌裝置的釜式反應器按全混流反應器處理，而管徑小，管子較長和流速較大的管式反應器按平推流反應器處理。G,Q Q,

dQrdQ23、全混流反應器穩定的定常態操作點的判據為24、平推流反應器的返混0 。

G r dT dT25、一個可逆的均相化學反應，如果正、逆兩向反應級數為未知時，采用_初始速率法_法來求反應級數。26、分批式完全混合反應器操作的優化分析是以_平均生產速率最大_、_生產經費最低_為目標進行優化的。27、軸向分散模型的數學期望值 ，方差。28、測定氣-液相反應速率的方法與均相反應時不同之點是實驗時要排除氣相和液相中的擴散阻力_，使反應在動力學區域內進行。29、在流化床中為了傳熱或控制氣-固相間的接觸，常在床內設置內部構件，但很少使用水平構件，它對顆粒和氣體的上下流動起一定的阻滯作用，從而導致床內產生明顯的_溫度_梯度和_濃度_梯度。30、對于氣-固系統的流化床反應器的粗顆粒系統，氣速超過起始流化速度后，就出現氣泡，_化床_。31、當前用于描述氣-液兩相流相間傳質的模型有兩大類：一是按穩態擴散來處理的_雙膜模型_；一是按非穩態擴散處理模型，如_溶質滲透模型_和_表面更新模型_。32_輸入量=輸出量+反應量+累積量_。33、活化能的大小直接反映了_反應速率_對溫度的敏感程度。34、生成主產物的反應稱為_主反應

，其它的均為

副反應。35、固定床中顆粒的體積相當直徑定義為具有相同體積V的球粒子直徑，表達式d=p vπ)1/3_。三、分析解答題1、簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關系？

(6V/P空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。（①分）反應時間是反應物料進入反應器后從實際發生反應的時刻起到反應達某一程度所需的反應時間。（①分（①分）由于平推流反應器內物料不發生返混，具有相同的停留時間且（②分）2、簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應曲線？A0階躍示蹤法是對于定常態的連續流動系統（①分在某瞬間t=0將流入系統的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為C（①分）同時保持系統內流動模式不AA0C（①分）對應的曲線為

F(t)

AA0C （②分）A03、簡述均相反應及其動力學的研究內容？4、對于可逆放熱反應如何選擇操作溫度？答：1）對于放熱反應，要使反應速率盡可能保持最大，必須隨轉化率的提高，隨反應溫度的提高而提高，凈反應速率出現一極大值；3）而溫度的進一步提高將導致正逆反應速率相等而達到化學平衡。5、簡述氣-液反應的宏觀過程：A（g）+bB（l）→產物（l）？1）反應物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平2）反應物氣相組分A從氣液相界面擴散入液相，并在液相內反應；3）液氣相主體擴散。6、簡述固定床反應器的優缺點？1）催化劑在床層內不易磨損；2）床層內流體的流動接近于平推流，與返混式反應器相比，用較少的催化劑和較小的反應器容積來獲得較大的生產能力；3）固定床中的傳熱較差；4）催化劑的更換必須停產進行。k1 RAk7、對于反應 2

Sr kC2Er

k

，其活化能為E，R 1 A

1 S 2 A 22E12

時如何選擇操作溫度可以提高產物的收率？r k eE

/

k EE1CRTES R 10 1 C 10e2 11CRTES答：對于平行反應R rS

k eE/RT A k220 202

A

＞2時應盡可能提高反應溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率8、簡述氣固流化床反應器氣泡兩相模型的特點？1）以U0

通過，而mf其余部分以（U-U）則全部以氣泡的形式通過；2）床層從流化前的高度L0 mf mf高到流化時的高度L3）氣泡相為向上的平推f4）5）氣泡與乳相間的交換量Q為穿流量q與擴散量之和。9、簡述雙膜理論？該模型設想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態的氣膜和液膜，而把氣存在傳質阻力。組分是通過在氣膜和液膜內的穩定的分子擴散過程來進行傳質10、簡述理想反應器的種類？通常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（或擠出流的混合，所有的物料在器內具有相同的停留時間。11、簡述氣固流化床反應器鼓泡床模型的特點？對氣泡的組成進行計算便可以達到反應的轉化率12、簡述理想反應器的種類。答：通常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（塞流或擠出流化學反應工程期末試題科 目:化學反應工程 適用對象:化學工程與工藝本科1.(1)化學反應工程是一門研的科學。2.(1)化學反應速率式為r

KCC如用濃度表示的速率常數為K 用壓力表示的速率常數K ，A則KC= KP。3.(2)

C A B C PA平行反應

P(主))均為一級不可逆反應，若E主＞E副，選擇無關，僅是 的函數。4.(1)對于反應級n＞0的反應，為降低反應器容積，應選反應器為宜。5.(3)對于恒容的平推流管式反應、 一致。6.(1)若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱。7.(2)流體的混合程度常、 來描述。8.(2)催化劑在使用過程中可能因晶體結構變化、融合等導致表面積減少造成失活也能由于化學物質造成的中毒或物料發生分解而造成失活。9.(1)對于多孔性的催化劑分子擴散很復雜，當微孔孔徑在時，分子與孔壁的碰撞為擴阻力的主要因素。10.(1)絕熱床反應器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當作平推流處理，只考慮流體流動方向上有度和濃度的變化，因此一般可模型來計算。11.(1)T T對于可逆的放熱反應，存在著使反應速率最大的最優溫度opt和平衡溫度eq，二者的關系為 。12.(1)描述流化床的氣泡兩相模型，以U0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流化速度Umf通過，而其余部則全部以氣泡的形式通過。13.(2)描述流化床的數學模型對于氣乳兩相的流動模式一般認相為平推流而相則有種種不同的流型。14.(1)多相反應過程是指同時存相態的反應系統所進行的反應過程。1.(2)一級連串反應A→P→S在全混流釜式反應器中進行，使目的產物P濃度最大時的最優空時。 。KK2 1KKKK2 1KK21ln(K/K21

) ln(K/K)

ln(K/K) 1KK

KK

D.122 1 2 1122.(2)

1 2 1 2全混流反應器的容積效率η小于1.0時，且隨著A的增大而減小，此時該反應的反應級數n 。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞03.(2)當反應級n 時，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉化率。A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜14.(2)軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件無關。A.示蹤劑的種類 B.示蹤劑的輸入方式 C.管內的流動狀態D.檢測位置5.(2)對于-液相反應幾乎全部在液相中進行的極慢反應，為提高反應速率，應選裝置。A.填料塔 B.噴灑塔 C.鼓泡塔 D.攪拌釜6.(2)dk

Cmd催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為 dt

d i ，當平行失活對反應物有強內擴散阻力時為 。A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈17.(2)不屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點。A.粒子與流體間有溫度差 B.粒子與流體間無溫度差C.床層徑向有溫度梯度 D.床層軸向有溫度梯度8.(2)不屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點。A.粒子與流體間有濃度差 B.粒子與流體間無濃度差C.床層徑向有溫度梯度 D.床層徑向有濃度梯度9.(2)下列哪一項不屬于流化床反應器按深度而分的第Ⅱ級模型的特。A.各參數均為恒值 B.參數值不隨床高而變C.參數值與氣泡大小無關 D.參數值與氣泡大小有關10.(2)0 流化床反應器中的操作氣速U0是根據具體情況定的，一般取流化U U 在 范圍內。0 A.0.1～0.4 B.C.D.1.(5)簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關系？2.(5)簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應曲線？3.(5)簡述氣-液反應的宏觀過程：A（g）+bB（l）→產物（l）？4.(5)簡述固定床反應器的優缺點？5.(5)簡述氣固流化床反應器氣泡兩相模型的特點？6.(5)簡述雙膜理論？1.(10)醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應生成甲烷和二氧化碳：1CHCOOHkCH13

CO

O 2

COOH232

CH4

CO2已知在916℃時k

4.65s1,k121

3.74s1，試計算：99%分)在此反應條件下醋酸轉化成乙烯酮的選擇性（4分）2.(10)有一級不可逆反應A→P，在85℃時反應速率常數為3.45h-1，今擬在一個容積為10m3的釜式反應A器中進行若最終轉化率為x 0.95設該反應的處理量今若改用兩個容積相的串聯釜操作，求反應器的總容積？A3.(10)(P) (S)CH k CHCl k CH6 6 1 6 5 3 6 4 2dCAk

dCPkC

kC反應速度 dt

1 A；dt

1 A 2

P，在恒溫恒容下求等容積的兩釜串聯全混流反S k的選擇性P，其中Vv C C 0 C /l0 P0 S0 ,A0 。4.(10)

1.0(h1) k,2,

0.5(h1)，2有一個反應器測其方差t

112.5min2,t15

，如果這個反應器可以用等體積多釜串聯A模型來描述，并在這個反應器中進行液相反應A+B→2R，已知rA

kCCA B，A0 B0C C 12mol/lk/molA0 B05.(5)2用多級全混流串聯模型來模擬一管式反應裝置中的脈沖實驗，已知tk 0.15求N（分）推算一級不可逆等溫反應的出口轉化率（2分）

8.971，

t26.187，化學反應工程期末復習題答案(1)1.(1)化學反應的工程問題2.(1)(RT)()3.(2)濃度、溫度4.(1)平推流5.(3)平均停留時間、反應時間、空時6.(1)微觀流體7.(2)調勻度S、流體的混合態8.(2)物理、化學9.(1)0.1um10.(1)擬均相一維11.(1)T Teq Teq opt

RE E2

ln 2EEE112.(1)U0 mf13.(2)氣、乳14.(1)兩個或更多1.(2)D2.(2)D3.(2)D4.(2)C5.(2)C6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)C10.(2)B1.(5)空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比（①分后從實際發生反應的時刻起到反應達某一程度所需的反應時間（①分停留時間是指反應物進入反應器的時刻算起到離開反應器內共停留了多少時間（①分（②分）2.(5)階躍示蹤法是對于定常態的連續流動系統（①分）t=0將流入系統的流體切換為含有CA且濃度為A0（①分）同時保持系統內流動模式不變，并在切換的同時，在出C的濃度隨時間的變化（①分）（②分）3.(5)

F(t)

ACA0。反應物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平衡；②分從氣液相界面擴散入液相，并在液相內反應；①分液相內的反應產物向濃度下降方向擴散，氣相產物則向界面擴散；①分氣相產物向氣相主體擴散。①分4.(5)凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進行反應的裝置都稱作固定床反應器（①分）催化劑在床層內不易磨損（①分）積來獲得較大的生產能力（①分）固定床中的傳熱較差（①分）催化劑的更換必須停產進行（①分）5.(5)U0的氣速進入床層的氣體中Umf則全部以氣泡的形式通過；①分LfQ與擴散量之和。①分6.(5)（①分）而把氣液兩相（①分組分是通過在氣膜和液膜內的穩定的分子擴散過程來進行傳質的，通過氣膜傳遞到相界面的溶（①分雙膜分子擴散過程的疊加（①分，相間傳質總阻力等于傳質阻力的加和（①分。1.(10)解：設在時間t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為CA0，則dxk(Cdt 1 dyk(Cdt 2

xy)①分xy)①分相加得

d(xy)(kdt 1

k)(C2

xy)①分

d(xy)(xy)A0

(k1

k)dt2Cln A0C (xy)A099%時xy0.99CA0

(k1

k)t2②分①分t 14.65

ln 11

0.549s①分PS dxP瞬時選擇性為 dy ①分x k 4.65 1 積分得y k2 3.74 ②分Sxy

55.4%①分2.(10)解：由于兩等體積釜串聯，則 1 2 ①分CC A0 A,N

(1k)Ni ②分C∴

)2 A0i CA2 ①分x C x A0 A2

C1 A20.95A C而 A0

CA0 ②分k)2即 iV

20 1.006hi ①分 iVi v

vi

1.0061.821.83m3由 0 ②分V反應器的總容積為

3.66m3①分3.(10) 1/解：等容積釜串聯應有 1 2 1 2 ①分對第二個全混流反應器作物料衡算V(C0

C )kA2 1

VA2 2 ①分C C CA0A2 1k∴ 1

(1K1

)2 K1

k1

k1

①分V(C C )V(kC kC )對于P:0 A2 2 1 A2 2 P2 ①分KC KCC 1

1 A0∴P2 K∴1

)2K2

) K+1+

)(1K2

)2 K2

k2

0.25②分C 1 0.444mol/lA2 0.5)2 ①分C 0.5

0.5P2 0.5)20.25) 0.25)2①分C 1-(0.4440.391)0.165mol/l∴S2 ①分P2 2.37C 0.165 4.(10)2

t

112.5解： t2

152 ①分21

N2

t

②分7.5min則每個反應器的停留時間為對第一個釜進行物料衡算

N 2 ①分C CA0

(r

C kC2

1 ①分整理得

C 10①分解得C 0.30mol/l解得①分同理對第二個釜進行物料衡算C

(r

kC2 ①分

A2 2

A2 2解得C 0.144mol/l解得A2 ①分x C x A0

1 1 A C 1A0 ①分5.(5)

2t

0.2342解：1） t22

6.1872 ①分N 12取N=4

4.27①分①分ktx 1 1 0.566ktA(12）

N)N②分化學反應工程期中復習題(3)科 目:化學反應工程 適用對象:化學工程與工藝本科2004-7-61.(3)化學反應工程中三傳一”中的三傳是、 、 。2.(3)化學反應過程按操作方法分、 操作。3.(1)活化能的大小直接反映對溫度的敏感程度。4.(2)一級連串反應A

P S的最大濃度C CP,max 、opt 。5.(2)生成主產物的反應稱，其它的均。6.(1)A如果平行反應 。7.(3)

P(主)均為一級不可逆反應，若EE，提高選擇性SP應對于恒容的平推流管式反應、 一致。8.(2)全混流反應器的空τ與 之比。9.(1)1k1A對于可逆的放熱反應 k210.(2)

R，使反應速率最大的反應溫度

T opt 。對于循環操作的平推流反應器當循環β→0時反應器內返混而β→∞時反應器內返混。1.(2))A主 副 如果平行反應 )均為一級不可逆反應，若E ＞E ，提高選擇性主 副 。A.提高濃度 B.提高溫度 C.降低濃度 D.降低溫度2.(2)氣相反2A+B→3P+進料時無惰性氣體AB2∶1摩爾比進料則膨脹因子A= 。A.-1 B.-1/2 C.1/2 D.1243.(2)242氣相反應CO+3H2膨脹因子。

CH+HOCOH2以1∶2摩爾比進料，則A.-2 B.-1 C.1 D.24.(2)全混流釜式反應器最多可能個定常態操作點。A.1 B.2 C.3 D.45.(2)對于反應級n＞0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選。A.平推流反應器 B.全混流反應器C.循環操作的平推流反應器 D.全混流串接平推流反應器6.(2)全混流反應器的容積效η=1.0時，該反應的反應級n 。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞07.(2)一級連串反應A。C 。P,max

P S在全混流釜式反應器中，則目的產物P的最大濃度KCKKK CKCKK2 2KC ( 1)K2KK

A0 C

2)KK

A0K1K2A. A02

[(K/K)1/21]2B.2 1B.

2 11C. A01

[(K/K)1/21]2D.1 2D.8.(2)A A0在間歇反應器中進行等溫二級反A→B，r 0.01C2mol/lsA A0反應至CA/l所需時t= 秒。

1mol/l時，求A.8500 B.8900 C.9000 D.99009.(2)A A在間歇反應器中進行等溫一級反A→B，r mol/lsA A反應至CA/l所需時t= 秒。

1mol/l時，求A.400 B.460 C.500 D.56010.(2)對于自催化反應，最合適的反應器。A.全混流反應器 B.平推流反應器C.循環操作的平推流反應器 D.全混流串接平推流反應器1.(5)簡述均相反應及其動力學的研究內容？2.(5)簡述理想反應器的種類？3.(5)k1 Ak

r kC2

E r kC E E對于反應

2 S，R

A

1；S

A

2，當1＞2E時如何選擇操作溫度可以提高產物的收率？24.(5)簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關系？5.(5)簡述分批式操作的完全混合反應器？1.(10)醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應生成甲烷和二氧化碳：1CHCOOHkCH13

CO

O 2

COOH232

CH4

CO2已知在916℃時k

4.65s1,k121

3.74s1，試計算：99%分)在此反應條件下醋酸轉化成乙烯酮的選擇性（4分）2.(10)在1000K于恒溫恒壓反應器中進行下述分解反應：RCH

OH(g)RCHO(g)H2

(g)0.082l/mol·minRCHOH，2.026×105Pa，求2將20%的RCHOH分解所需時間；2RCHOH20%所需的時間。23.(10)0.75m35.0m2A→R的一級不可逆的液相反應，其速率常數 5525.9k1.0788109exp T

(h1

，反應熱

(H

)/r

，原料液中A的C 0.2mol/l濃度A0 ，但不含反應產。此原料液的密ρ=1050g/l；定壓比熱CP929（J/·℃。要求原料液的進料流率為

3m3/h0，反應器出口的反應液中0CA0mol/lU=209.（KJ/··℃2℃。T04.(5)A 設某反應的動力學方程為r 2mol/ls，當的濃度為/l時，達的殘余濃度0.01mol/lA 化學反應工程期中復習題答案(3)1.(3)質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞2.(3)分批式操作、連續式操作、半分批式3.(1)反應速率4.(2)[(K

C 1KKA0KK/K)1/21]2、2 1 1 25.(2)主反應、副反應6.(1)提高溫度7.(3)平均停留時間、反應時間、空