化学反应工程考试试卷及答案

1、化学反应工程考试试卷及答案 一、填空（40分） （1）气相反应a3b2c，则= = 。 a dcar,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 _。 （4） 反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 _ 。 3 的材料制成。克cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（ 孔隙率则其孔容积v= , = g 。 假密度 = 2，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（6pe=_,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。 lr2c alac1mol/l

2、, ，进料反应进行至，（8）复合反应a02c2rmamx, 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 。 于内扩散的影响，选择性会 te(t)dtf()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/s, =×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s, d（ll则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在 ，工业上可选用

3、 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。 l2r ball 13ab为主产物，则适 （，）对于平行反应2r的要求是 宜的操作条件对 和 。 ba （14） 返混是指 （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）

4、。 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）：ch： 15%, o ：7%,co ：10%,其余为ar 、n；出反应器气体22242 中现已知：ch ：%,o ：%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性242chcho42224） 及收率。（o2h3o2coch22422hcchh 2，已知反应的步骤为 ） （丁烯制丁二烯84 264(a)ch()(ch)8844(b)(ch)(ch)h26448 )(hc(c)(ch)6446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

5、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，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 函数的表达式。并指出的值。0 一、填空（40分）

6、 （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 。 = cm（5）v= cm/g , = g （6）pe=, m= （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） l te(t)dtf()f(0)0f(t) ,， （9） 。 10（10）外扩散和化学动力学控制时 1， 值较 小 ； 内扩散强烈影响时 << 1，值较 大 。 （11）多段绝热反应器。

7、轴向和 径向反应器。 492/s, 10mm/s, d=×（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。 （13） c 低 c 。 高 ba （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0 cstr：瞬间完全

8、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； 222ho内扩散；ho外扩散。 22cag = (r) ） （7 ga11 skskigse （） 8)cc*p*)k(nk(plggl111 hkkklgg11h kkkgll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， ch 24o 2cho 24co 2ho 2惰 总计 进口15 7 0 10 0 68 出口 15-/2 7-/2-3/2 10+ 68 100-/2 进行物料衡算，结合出口条件可知： /215 /210

9、0 则可求得， /27 /2100乙烯反应量：2= 转化率：15= 15= 收率： 选择率：= 5 a=ch b=ch c=h 记） （26844(a) k(1) rrrkpaaa0aadadaaapb1a(2) ,a a0pbpbbp1bp1ababbbaappppcbbcp(3) k， apkppappcbbkpk aaaadakpr(4) appcb1bbp bbakpkbpk'bppcbabap'kkr (b) cbaa1bpbpbaab (c) prrkk(1) r0bdbdbababbbpb1b(2) ,b b0*pbbpbp11bpbabaababkp*ppapcb(3) k，p bpppcakpapkkbp bdbbabpc(4) r akpap1bpb baapc（） 6 kln(1x)1xekaa1(1)x1 ak112/2,x1(2)k)k a1k115'kxkk(3)',1e a6 （4 ）s t10m9/1011/)e(1e(1)