1、 化学反应工程(第 1 页 共 4 页)宁夏大,2014 级化学工程与工艺（本） 化学反应工程试卷 2题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 评卷人 复核人分数一、填空题（每空 1 分，共 20 分）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 ，如用浓度表示的速率常数为 ，用压力表示的速BACKrCK率常数 ，则 = )(RT。PP3、平行反应 均为一级不可逆反应，若 ，选择性S p与 浓度 无A P()S() 主E副关，仅是 温度 的函数。 4、对于反应级数n0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
2、、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_微观流体_。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_物理 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_化学_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_0.1um _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
3、热反应，存在着使反应速率最大的最优温度 和平衡温度 ，二者optTeqT的关系为_ _。122lnERTopteq12、多相反应过程是指同时存在 两个或更多 相态的反应系统所进行的反应过程。13、 三传一反 是化学反应工程的基础。14、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0U始流化速度 通过，而其余部分 则全部以气泡的形式通过。mfUmf二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题2 分，共 30 分）1、气相反应 进料时无惰性气体， 与 以12摩尔比进料，CO + 3H2 CH4 + H2O CO2H则膨胀因子 =_A_。A. -2 B. -
4、1 C. 1 D. 22、一级连串反应 在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度A SK1 K2P_A_。max,PCA. B. C. D. 12)(0KA2/120)(CA12)(0KA 2/10)(CA3、串联反应A P（目的）R + S，目的产物P与副产物S的选择性 =_C_。PSA. B. C. D. An00APn0SPn0RPn4、全混流反应器的容积效率=1.0时，该反应的反应级数n_B_。A. 0 B. =0 C. 0 D. 05、对于单一反应组分的平行反应 ，其瞬间收率 随 增大而单调A P()S() PAC下降，则最适合的反应器为_B_。A. 平推流反应器 B. 全混流反应器
5、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n0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_A_。专业： 年级： 学区： 姓名： 学号： 考试日期： 。 装 。 订 。 。 线 。 得 分化学反应工程(第 2 页 共 4 页)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A2R， 30/.mkolC， 出口转化率 7.Ax，每批操作时间 ，装置的生产能力为50000 kg产物 R/天， =60，则反应器的ht06.2 RM体积V为_C_ 。3mA. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D.
6、 23.48、在间歇反应器中进行等温一级反应A B， ，当slmoCrA/01.时，求反应至 所需时间t=_B_ 秒。lo/10lmoCA/01.A. 400 B. 460 C. 500 D. 5609、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_。optA. B. C. D. 12)/ln(K12)/ln(K21)/ln(K21K10、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_。0tA. 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_B_个稳定的定常态操作点。A. 1 B. 2 C.
7、3 D. 412、全混流反应器的容积效率小于1.0时，且随着 的增大而减小，此时该反应的反A应级数n _ D_ 。A. 0 B. =0 C. 0 D. 013、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. =0 B. =1 C. 1 D. 114、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_C_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_C_装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜三、简答题(每小题 5 分,共 30 分)1、简述
8、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有示踪剂A且浓度为 的流体， （分）同时保持系统内流动模式不
9、变，并在0AC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F（t） ， 。 （分）0)(At3、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。化学反应工程(第 3 页 共 4 页)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
10、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（l） 产物（l）？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；
11、 4）催化剂的更换必须停产进行。四、计算题(每题 10 分,共 20 分)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：OHCCOHk2231 2432COHCk 已知在916时 ，试计算：11174.3,65.4sks1） 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）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 ，则0AC分)(01yxCkdtA分)(02tyA相加得 分)(021yxCkdtyxA将其积分dtyxCA)()(210化学反应工程(第 4 页 共 4 页)tkyxCA)()(ln210分1） 当转化率为99%时 09.ACyx分 st 549.0.1ln74.365分2） 瞬时选择性为dyxSP分积分得 74.36521kyx分%4.5yxS分2.有一级不可逆反应AP，在85时反应速率常数为3.45h -1，今拟在一个容积为10m 3的釜式反应器中进行，若最终转化率为 ，设该反应的处理量为1.82m 3/h，今若改95.0Ax用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？解：由于两等体积釜串联，则分21分NiANAkC)(0, 分20)(Aik而 分95.1020AACx即 分hkii 6.)(2由 分300 8.121mvVviiii 反应器的总容积为 分36.i
