《化学反应工程》期末考试试题及答案

《化学反应工程》试题

XXX大学化学反应工程试题B(开)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AfP(1)和AfR(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生

成P的■显著降低，而R的生成■略降低，表明(A)

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(2)

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)

2.四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(B)

A.1.0B.0.25C.0.50D.0

4⑴.>P⑵.

3.对一平行一连串反应,p为目的产物，若活化能次序为：E2<E,<E3,

为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为(B)o

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，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-3与

第二釜的反应速率1A2之间的关系为(A)。两釜反应温度相同。

A.-PAI>・「A2B.-PAI=・「A2C.・rA1<・「A2D.不能确定何者为大

2=0.1

5.已知一闭式反应器的"4,该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为

(B卜

A.4.5B.5.6C.3.5D.4.0

6.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

(C)o

A.物理吸附B.化学反应C.化学吸附D.质・传递

7.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为(B)

A.堆(积)密度B.颗粒密度C.真密度D.平均密度

8.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(C)o

A.平推流反应器B.轴向流反应器C.全混流反应需-a,

9.某液相反应，其反应式可写成A+C9R+C这种反应称为(B,+KAPA+KBPB+KRPR)

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(B)

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、填空题(每题5分，共30分)

1.一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应

的活化能为52894J/mol0

,kE,11、「

In—2=—(----------)=In2

k,RT,T2

E/I1、，_

-------=(--------------)=In2

8.314298308

ft?：.-.£；=52894JImol,

2.一气固催化反应A+Bf/?,若本征反应速率方程为：

则该反应可能的反应机理为

A+。=Aff

B2+2<r<=>2Bo

A(r+B(j^-^R(7+(r(此步为速率控制步骤)

R(y=R+(7

3.间歇釜反应器中进行如下反应：

a1

AT1尸(1)-rAi=kiCA

a2

AS(2)-rA2=k2CA

在CAO和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中CP/CS增大，表明活化能E1与E2的相

对大小为E1<E2;在温度和反应时间保持不变下,增高反应浓度，釜液中

CP/CS增大，表明反应级数al、a2的相对大小为al>a2。

A.al>a2B.al<a2C.活化能EKE2D.活化能EI>E2

4.从反应器停留时间分布测定中，求得无因次方差=0・98,反应器可视为二邀返型工又

若求得无因次方差4=°・°2,则反应器可视为活塞流反应器:

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XA1<XA2

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n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。

(1)一级放热反应，绝热操作；一.

(2)二级反应，等温操作。生〈电

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EI>E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温？

答：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A一次性加入，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;

(3)若EI>E2,则反应温度应采用上遍

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・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・多？为什么？

解:(1)虽然各段进口温度相等，在催化剂・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■大于第二段反应量，所以1-2段间要取出的热■比2-3段间要取出

的热・大，因而1-2段间需要的冷激・也大于2-3段间需要的冷激剂量02,,。.5

%=k2CrCj,

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1m3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:

p

H2COCHCH3+H2O->H^OHCyMCH^

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攀产状酶击原鲫液中环氧

丙烷的浓度为2.1kmol/m3,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0.65h,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・又是多少？

(3)为什么这两种操作方式的产■会有不同？

31

解.Vr=lm,rA=kCA,k=0.9Sh-,CA9=2.1kmol/l,XA=0.9

(1)一级不可逆反应：

Z=--ln(l-x)=一一—ln(l-0.9)=235h

kAf0.98

Vr=。0«+=)=。0(2.35+0.65)=1

3

Q0=l/3m/h

丙二醇的浓度=2.1x0.9=1.89ktnol/m3

丙二尊的产==QoCAoXAf=1.89xl/3=0.63A7no〃/i=15.15ATWO//日

(2)采用定态下连续操作

y；.Q°X0.91

r

k(l-XAf)0.98(1-0.9)

所以Qo=O.1O9m3/h

丙二醇的产・=0109x1.89=0.2058kmol/h-4.939斤机。〃日

(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，故产・低。

2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在Q=300L/min下，得到已(。7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E⑴函数性质确定并计算：

(1)E(t)

(2)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？

(5)无因次方差1为多少？

(6)轴向扩散模型参数Pe为多少？

答：

(1)E(t)=-1/200(t-20)

(2)F(t)=-t2/400+0.1t

(3)V=2m3

(4)多级串联模型参数N=2

(5)无因次方差蝎=后=5

22

5

=一=

一2-reO.

pepe

6=2.56

3某一级不可逆气固催化反应在反应温度150℃下漏kp=5s-L有效扩散系数DeA=0.2cm2/s。

求：

(1)当颗粒直径为0.1mm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0.8,则颗粒直径应不大于多少？

=0.68

解.dp<0.816cm

湖北XX大学化学反应工程试题

一、选择题

1、气相反应CO+3H2CH4+H2O进料时无惰性气体，C°与42以1:2摩尔比进料，则膨

胀因子％。=_白_。

A.-2B.-1C.1D.2

2、一级连串反应AAPAS在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度

r(K、____Go_____「(K?、_____C/W

。严+

秘KJB.[(///严+I『C.")KD[(KJ1]2

Sp

3、串联反应AfP（目的）TR+S,目的产物P与副产物S的选择性C_o

%一九P0

〃p-〃巴)5一〃P()一'7尸()

nDn—n

A.〃A。一%B.nMC%—soRRQ

全混流反应器的容积效率n=1.0时，该反应的反应级数nj_。

A.<0B.=0D.>0

一P（主）

A一

5、对于单一反应组分的平行反应S（副），其瞬间收率劭，随（入增大而单调下降,

则最适合的反应器为一B_o

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>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积,应选用一A

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

7、一级不可逆液相反应八=>2R,go=2.303血//，出口转化率以=0-7,每批操

作时间「+2=2.06/7,装置的生产能力为50000kg产物R/天，M«=60,则反应器的体积V

为£_〃工

A.19.6B.20.2C.22.2D.23.4

8、在间歇反应器中进行等温一级反应A-B,一口=801cl“。/〃"，当°加=丽。/〃时，求

反应至CA=001团。/〃所需时间t=B—秒。

A.400B.460C.500D.560

9、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%”=D_o

ln(K-KJln(K/KJln("KJ__1_

A.K「K、gK[-K\Qjla口./K'KZ

10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间.不包括下列哪一项B_。

A.加料时间B.反应时间C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间

11、全混流反应器中有=§=个稳定的定常态操作点。

A.1B.2C.3D.4

12、全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着e'的增大而减小，此时该反应的反应级数n

_D-Q

A.<0B.=0C.NOD.>0

13、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。

A.=0B.=1C.>1D.<1

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，应选用一C—

装置。

A.填料塔B.啧洒塔C.鼓泡塔D,搅拌釜

md

—-A卜VJVc-Iwf/

16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dt,当平行失活对反应

物有强内扩散阻力时，d为_C_。

A.=0B.=1C.3D.=1

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_。

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

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_A。

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

19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第II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。。/“的在一旦—范围

内。

A.0.1~0.4B.1.5-10C.10-15D.0.4~1.5

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C

A.移热速率＞放热速率B.移热速率〈放热速率

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〈放热速率造温度的变化率

22、气固催化反应本征速率是指排除_口阻力后的反应速率。

A.外扩散阻力B.内扩散C.内外扩散D.吸附和脱附

23、等温液相反应A+B-Prp=klCACB,2A-RrR=k2CA2

P为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提SiP的收率着眼适宜选用p

A.间歇釜式反应器，A和B一次性加入；B.全混流反应器；

C.半间歌釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加；

D.半间歌釜式反应器，B一次性加入，A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，笨乙烯生成■不再增加，乙苯仍大

・存在，表明这是一个B反应。

A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆

K,K，

25、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应A------AP—»S若保持相同的转化

率XA,调节反应温度使k2/ki降低，则P的收率将A

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一^二。

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—B—0

A.E(t)曲线B.F(t)曲线C.I(t)曲线D.y(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1_=口(»

A.厚度/2B.RC.R/2D.R/3

29、对于反应级数n>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用A0

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

二、填空题

1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。

2、化学反应速率式为-%=KcC：C,，如用浓度表示的速率常数为K，，用压力表示的速率常数

降，则勺=竺二。。

一^^P住）

A

3、平行反应S（副）均为一级不可逆反应，若石至〉E网,选择性Sp与浓度无关,

仅是温度的函数。

4、对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。

5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。

6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为一微观流体一。

7、流体的混合程度常用调匀度S、流体的混合态来描述。

8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的一线里失活，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」缝一失活。

9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约一0.1um一时,分子与孔壁的碰撞为

扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。

10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一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，因此一般可用拟均相一维模型来计算。

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和平衡温度4〃，二者的关系

T«q-_R岳/

E

为T”1型2_EIE[o

12、描述流化床的气泡两相模型，以的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化

速度通过，而其余部分时则全部以气泡的形式通过。

13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_岂_相为平推流，而对—

里一相则有种种不同的流型。

14、多相反应过程是指同时存在直送更皂相态的反应系统所进行的反应过程。

15、三传一反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■的描述，也就要用数学式来表达个

参数间的关系，简称一数学模型一。

K(K2

17、一级连串反应A-----AP—»S在平推流反应器中，则目的产物p的最大浓度

,、&佚一品)]

In/2/占)

Cp.max

左2-匕)

nK()-nK

ZK一

18、着眼反应组分K的转化率的定义式为_"一

KiKo

19、一级连串反应A------AP—»S在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度

(j、伏2/(42-%)]]〃...

Cp.max-、topl-0)、k2-k\\

20、化学反应速率式为-G=KCC：C2,如用浓度表示的速率常数为右，用压力表示的速率常

数阵,则仆________K,，o

21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。

22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按逢邈反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大

的管式反应器按平推流反应器处理。

dQ,dQc

23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为与二£、,下而

24、平推流反应器的返混为Q_0

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，采用一初始速率法一法来求

反应级数。

26、分批式完全混合反应器操作的优化分析是以一平均生产速率最大-_生产经费最低.为目标

进行优化的。

27、轴向分散模型的数学期望值,方差___o

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—直题

阻力一,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-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一遍雪梯度和

_浓度一梯度。

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，这种流化床称为一聚式流化

匿。

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一双迪丝；

一是按非稳态扩散处理模型，如一溶质渗透模型_和_表面更新横型.。

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一输入==输出・+反应■+累

积

33、活化能的大小直接反映了_反应速率一对温度的敏感程度。

34、生成主产物的反应称为一生国座—，其它的均为_副反应

35、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积Vp的球粒子直径，表达式dv=_（6Vp/

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。（①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。

（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、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,（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Cw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。

FQ）="

（①分）对应的曲线为F（t）,g。。（②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置关系的速率方

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）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也

88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力；3）

固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。

A<^

7、对于反应3S,7=左6,其活化能为&；勺=七0，其活化能为Z,

当当时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

EIRT

rke-'k至刍

答：对于平行反应勺2-k20，所以，当E>E2时应

尽可能提高反应温度，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Umf通过，而

其余部分以（Uo-Umf）则全部以气泡的形式通过；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；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,Q为

穿流・q与扩散•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

化学反应工程期末试题

科目：化学反应工程适用对象:化学工程与工艺本科

I.填空题

1.(1)

化学反应工程是一门研究的科学。

2.(1)

化学反应速率式为，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。

3.(2)

一_<^P(主)

A

平行反应'S(副)均为一级不可逆反应，若E生>小,选择性S。与无关，仅是

_______的函数。

4.(1)

对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用反应器为宜。

5.(3)

对于恒容的平推流管式反应器______、、_______一致。

6.(1)

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.(2)

流体的混合程度常用______、_______来描述。

8.(2)

催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等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—一—失活。

9.(1)

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。

10.(1)

绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一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。

11.(1)

对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度敬和平衡温度以，二者的关系为

12.(1)

描述流化床的气泡两相模型，以°。的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度

0时通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。

13.(2)

描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为相为平推流，而对

相则有种种不同的流型。

14.(1)

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。

II.单项选择

1.⑵

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

ln(K/K1)姑⑻/七)

A.K「K\B.c.J/D.

2.(2)

全混流反应器的容积效率n小于I.O时,且随着％人的增大而减小，此时该反应的反应级数

A.<0B.=0C.D.>0

3.(2)

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.<1

4.(2)

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.(2)

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

6.(2)

一答W

催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为力，当平行失活对反应物有

强内扩散阻力时，d为______。

A.20B.=1C.—3D.

7.(2)

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.(2)

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.(2)

下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第II级模型的特点______o

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

10.(2)

流化床反应器中的操作气速"。是根据具体情况定的，•般取流化数在______范围内。

A.0.1-0.4B.1.5-10C.10-15D.0.4~1.5

HL简答题

L⑸

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.(5)

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.(5)

简述气-液反应的宏观过程：A(g)+bB(1)-产物(1)?

4.(5)

简述固定床反应器的优缺点？

5.(5)

简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？

6.(5)

简述双膜理论？

IV.计算题

1.(10)

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：

CH3COOH—1^CH2=CO+H2OCH3coOH—+CO2

已知在916℃时占=4.65ST,%2=3.745T,试计算：

1)99%的醋酸反应掉的时间；(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.(10)

有一级不可逆反应A-P,在85℃时反应速率常数为3.45h‘，今拟在一个容积为10n?的釜式反应

器中进行，若最终转化率为4=695,设该反应的处理量为1.82m3/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.(10)

(A)(P)(S)

c6H6一^c6Ho_院一>C6H4Cl2

反应速度力；力，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,其中占=1.0(旌|),七=0$(小)，

V/v=r=l(/z),Cpo-Cso=0go=\moltl

0，O

4.(10)

有一个反应器测其方差b：=U2.5min2,'=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,已知一%=kCACB,

CA0=CB0=l2moI/lk=U/mol-min求反应器的出口转化率？

5.(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0'：=8.971,产=6.187,

k=0.15求

1)推算模型参数N；(3分)

2)推算级不可逆等温反应的出口转化率。(2分)

化学反应工程期末复习题答案

(1)

1.⑴

化学反应的工程问题

2.(1)

(RT严⑶

3.(2)

浓度、温度

4.(1)

平推流

5.(3)

平均停留时间、反应时间、空时

6.(1)

微观流体

7.(2)

调匀度S、流体的混合态

8.(2)

物理、化学

9.(1)

0.lurn

10.(1)

拟均相一维

11.⑴

T—Tpp

eq则=2V1匚2

-

Teg-ToplE2-£,瓦

12.⑴

U0-U，w

13.(2)

气、乳

14.(1)

两个或更多

1.(2)

D

2.(2)

D

3.(2)

D

4.(2)

C

5.(2)

C

6.(2)

C

7.(2)

A

8.(2)

A

9.(2)

C

10.(2)

B

1.(5)

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器

后从实际发生反应的时刻起到反应达某-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.（5）

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°A。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

尸⑴=声­

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）,O

（②分）

3.（5）

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.（5）

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.（5）

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U“通过，而其余部分以（Uo-Uw）

则全部以气泡的形式通过；①分

2）床层从流化前的高度L增高到流化时的高度加，完全是由于气泡的体枳所造成；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。①分

6.（5）

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拟成串联的稳定的

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（①分）。

1.（10）

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°A。，则

海(…一y)

①分

”⑹。-x-y)

①分

d(x+y)z,7、

-二伏i+&2)(C\o~x-y)

橄口得出①分

..=（匕+k2）dt

将其积分c.o—a+y）

=(k]+k2)t

②分

1）当转化率为99%时

x+y=0.99以

①分

----------In-------=0.549s

4.65+3.741-0.99①分

2）瞬时选择性为dy①分

xk,4.65

积分得y占3.74②分

X

s=2=55.4%

y①分

2.（10）

解：由于两等体积釜串联，则

马=r2①分

Jco

(1+kQN

②分

C

(1+3)2_Jo

F

①分

="如=.£k=095

而CAOCO②分

即(1+k0)2=20=>r=1.006〃

i①分

3

「乂n匕=r,.v0=1.006x1.82=1.83m

由％②分

反应器的总容积为V=2匕=3.66/^

①分

3.（10）

解：等容积釜串联应有°=%+72工了2=1/2T=0.5/?①分

对第二个全混流反应器作物料衡算

匕）（°川一°A2）=匕

①分