化学反应工程考试试卷及答案

1、一、填空（40分）（1）气相反应a3b2c，则a= = 。（2）反应速率常数有时可以表为,前提是 。（3）空间速度是指 _ ，空间时间是指 _。（4） 反应具有最佳温度曲线，最佳温度曲线是指 _ 。（5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为4.0克cm3的材料制成。则其孔容积vg = ,孔隙率 = 假密度 = 。（6）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差，如果采用扩散模型，则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。（8） 复合反应，进料ca01mol/l,反应进行至，时, 瞬时选择性sl = 。如果该反应在在固体

2、催化剂中进行时，由于内扩散的影响，选择性会。（9） ,， 。（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。（12）某一级不可逆的气液反应过程，已知kl=104m/s,dl=1.5109m2/s,则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主要在，工业上可选用或反应器。（13）对于平行反应ab，l为主产物，则适宜的操作条件对和的要求是 。（14） 返混是指（1

3、5）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。（2） 根据缩芯模型，描述和反应的宏观步骤。（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）。三、 计算题（每题10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）：c2h4： 15%,o2 ：7%,co2 ：10%,其余为ar 、n2；出反应器气体中现已知：c2h4 ：13.1%,o2

4、：4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性及收率。（）（2） 丁烯制丁二烯，已知反应的步骤为请分别导出（a）（b）（c）为控制步骤的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

5、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)这个函数的表达式。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 （5）vg = 0.169 cm3/g , = 0.403 = 2.39g/cm3 。（6）pe=_9.17_, m=_4.59_（7）分子扩散，努森knudsen扩散、表面扩散、构型扩散（8） sl = 2/3。会增高。（9）

6、f(t) ,1， 0。（10）外扩散和化学动力学控制时 1， 值较小；内扩散强烈影响时 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。（13） ca 低 cb 高 。（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：外扩散；内扩散；与在未反应芯表面上反应；h2o内扩散；h2o外扩散。 （7）（8）五、 计算题（每题10分，共40分。）（4） 以100mol进料为基准，以、表示环氧乙烷及二氧化碳的生成量，c2h4o2c2h4oco2h2o惰总计进口157010068出口15-/27-/2-3/210+68100-/2进行物料衡算，结合出口条件可知：则可求得1.504mol，0.989mol乙烯反应量：1.5040.989/2=1.9985mo