化学反应工程考试重点复习题..

2010—2011学年第二学期期末考试试卷

一、填空（20×1ˊ=20ˊ）

1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。

2、化学动力学方程一般用表达式),(Tcfri表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。

3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。填料综合性能评价最好的是 。

4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。

5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A，朗缪尔吸附等温方程： 。

6、搅拌器按 、 来进行选型。

气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用

。

7、在系统中进行一连串反应 ，组分A 的生成速率方程式： 、组分B的生成速率方程式： 。

8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。

9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式ad 。

10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。

二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）

1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？

2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？

12kkABC

3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？

4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？

5、固定床催化反应器的床层空隙率的概念？影响因素是什么？为什么空隙率是固定床反应器的重要参数？

三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）

【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C，在5min内有40%的A分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？

【3-2】在总长为4m的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 ，流体的密度 。如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm，床层的堆积密度为754kg/m3，催化剂的表观密度为1300kg/m3，求：（1）催化剂床层的空隙率 ？（2）流体流动的修正雷诺数eMR ？（3）床层的压力降p ？

32.46/fkgm51.810fPas

【3-3】在体积312.0mVR的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中min/731kmolmk、min/332kmolmk，A、B两种物料以等体积加入反应器中，其中A摩尔浓度为3/8.2mkmol，B摩尔浓度为3/6.1mkmol。设反应前后系统密度不变，当B的转化率为75％时，（1）推导出该反应原料A的反应速率Ar表达式？（2）求物料中A、B物料的流量？

【3-4】 在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为：

CH3COOH + C4H9OH CH3COOC4H9 + H2O

反应在恒温条件下进行，温度为373K，进料比为乙酸∶丁醇 = 1∶6（mol），以少量H2SO4为催化剂。当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A计）表示的动力学方程式为2)(AAkcr。在上述条件下，反应速率常数30.015/(min)kmKmol,反应物密度3/750mkg（假设反应前后不变）。若每天生产2400kg乙酸丁酯（不考虑分离等过程损失），（1）计算要求乙酸转化率Afx达到55%时，所需反应器的有效体积和反应器体积（取每批辅助时间为30min，取反应釜只数为1，装料系数为0.7，乙酸分子量：60，丁醇分子量：74，乙酸丁酯分子量：116）？（2）若改用连续操作釜式反应器生产乙酸乙酯，乙酸转化率不变，求反应器有效体积和物料平均停留时间？（3）比较间歇操作釜式反应器和连续操作釜式反应器的有效体积、反应时间变化并说明原因？

12kkABRS化学反应工程试卷二

I.填空题

1.化学反应工程是一门研究______________的科学。

2.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E＞副E，提高选择性PS应_______。

3. aA + bBpP + sS对于反应，则Pr_______)(Ar。

4.全混流反应器的移热速率rQ=______________。

5.)全混流反应器的返混_______。

6.介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。

7.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。

8.气-固相催化反应的内扩散模数S_______，它是表征内扩散影响的重要参数。

9.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结的。

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_______模型来计算。

11.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。

12.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，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。

13.描述流化床的鼓泡床模型，它相当于mfUU/0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。

14.双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总阻力等于双膜传质阻力的加和。

II.单项选择

1.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。

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

2.一级连串反应ASK1K2P在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度max,PC_______。

A. 122)(210KKKAKKC B. 22/1120]1)/[(KKCA C. 122)(120KKKAKKC D. 22/1210]1)/[(KKCA

3.轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。

A. 闭-闭 B. 开-闭 C. 闭-开 D. 开-开

4.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。

A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 2

5.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dmidCkdtd，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d为_______。

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1

6.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数emSVSDCkR/1值的大小反映了表面反应速率与_______之比。

A. 扩散速率 B. 外扩散速率 C. 内扩散速率 D. 实际反应速率

7.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.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.流化床反应器中的操作气速0U是根据具体情况定的，一般取流化数tuU0在_______范围内。

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

10.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

III.简答题

1.对于可逆放热反应如何选择操作温度？

2.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？

3.简述气-液反应的宏观过程：A（g） + bB（l）→ 产物（l）？

4.简述固定床反应器的优缺点？

5.简述流化床反应器的缺点？

6.简述气-液相反应器的设计所包含的内容？

IV.计算题

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：

OHCOCHCOOHCHk2231 2432COCHCOOHCHk

已知在916℃时121174.3,65.4sksk，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.平行反应AP(主)S(副)，其中APCr2，2ASCr，已知lmolCA/0.20，000APCC，求在平推流反应器中的max,PC？

3.在一容积为2.5m3的间歇釜中进行均相反应A + B → P，为防止产物P在高温分解，反应维持在75℃等温操作，slkmolCkCrBAA/，skmollk/78.21，活化能molkJE/611.4。当反应物A和B的初始浓度均为lmolCCBA/400，A的转化率80.0Ax时，该间歇釜平均每分钟可处理0.684kmol的反应物A。今若把反应移到一个管内径为125mm的理想管式反应器中进行，若将温度提升到85℃等温操作，且处理量与所要求达到的转化率均与间歇反应时相同，求所需的管式反应器长度。

4.(10)应用脉冲示踪法测定一容积为12 l的反应装置，进入此反应器的流体流速min/0.80lv，在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A，并同时测其出口物料中A的浓