化学反应工程考试试卷及答案

一、填空（40分）（1）气相反应A＋3B→2C，则δ=δ=。ΒAdCAr,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。4.0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=,θ=g。假密度ρ=20.218，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（6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。。Lr2CALAC1mol/L,，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2rMAMx0.5,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tE(t)dtF()F(0)）（9,，。0．（10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系：外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较；内扩散强烈影响时ζ1，Φ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,=1.5×1012）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1.0CCBALL13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r2.0CCMBAACC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）。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：13.1%,O：4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性242CH0.5OCHO42224）及收率。（O2H3O2COCH22422HCCH＋H2，已知反应的步骤为）（丁烯制丁二烯84264(A)CH()(CH)8844(B)(CH)(CH)H26448)(HC(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10L/s。（a）试分别求出在反应器中逗留时间为9~11s、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）（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。ρ=2.39g/cm（5）V=0.169cm/g,θ=0.403g（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s=2/3。。会增高（8）LtE(t)dtF()F(0)0F(t),，（9）。10（10）外扩散和化学动力学控制时ζ→1，Φ值较小；内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较大。（11）多段绝热反应器。轴向和径向反应器。492－＝/s,10mm/s,D=1.5×（12）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10L则当k20/3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k20/3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0CSTR：瞬间完全混合，参数无变化，返混为最大（6）要点：HSHSHSZnO在未反应芯表面上反应；①内扩散；③与外扩散；②222④HO内扩散；⑤HO外扩散。22CAg=(r)）（7gA11ζSkSkiGse（）8)CC*p*)K(NK(pLGGL111HkkKLGG11HkkKGLL五、计算题（每题10分，共40分。）（4）以100mol进料为基准，以α、β表示环氧乙烷及二氧化碳的生成量，CH24O2CHO24CO2HO2惰总计进口157010068出口βα15--/27-α/2-3β/2αβ10+β68100-α/2进行物料衡算，结合出口条件可知：/2150.131/2100则可求得α＝1.504mol，β＝0.989mol1.5/270.048/2100乙烯反应量：1.504＋0.989/2=1.9985mol转化率：1.9985/15=0.13331.504/15=0.1003收率：选择率：1.504/1.9985=0.75265A=CHB=CHC=H记）（26844(A)k＝(1)rrr＝kpAaA0aAdAdAAApb1A＝＝(2),AA0p＋＋bpb＋bp1＋bp1ABABBBAAppppCBBC＝p(3)K，ApKppAppCBbkpk－AaAAdAKp＝r(4)AppCB＋1＋bbpBBAKpkbpk'bppcBABAp'kkr(B)cBAA1bpbpBAAB(C)p＝rr＝kk(1)r0BdBdBaBaBBBpb1B＝(2),＝BB0*pbbp＋＋bp1＋1＋bpBABAABABKp*ppApCB(3)K，p＝BpppCAKpAp－kkbpBdBBaBpC＝(4)rAKpAp1＋bp＋bBAApC（）6kln(1x)1xe3.219kAA10.763(1)x1Ak112/21.6095,x1((2)k)0.853kA1k115'k0.932xkk(3)'2.6825,1eA6（4）st10m9/1011/100.074)e0.40657)(1e0.33287(1)F(11)F(9)(110.3681F(10)1eF(10)0.6321C(t)tt/(t))(2)E(tEemtdtC(t)m01tt/C(t)et)dtC(mt0m1C(t)dtC(0)tCCCt0,(t)C(0)(0)()dttmt00m1t/tt/10e)t()(CtCdt(0)Cemt0m