天津大学复试反应工程习题答案6多相系统中的化学反应
空气二元系统中 CO 的正常扩散系数为 0.192cm2/s.试求 CO 在该催化剂颗粒中 的有效扩散系数.
kG = hs / ρC p = 117 / 0.8 × 2.4 × 103 = 6.094 × 10−2 m / s = 219.4m / h
6.3 某催化剂 ,其真密度为 3.60g/cm3, 颗粒密度为 1.65g/cm3, 比表面积为 100m2/g. 试求该催化剂的孔容 ,孔隙率和平均孔半径. 解:
6.多相系统中的化学反应与传递现象
6.1、在半径为 R 的球形催化剂上，等温进行气相反应 A ⇔ B 。试以产物 B 的 浓度 CB 为纵座标，径向距离 r 为横座标，针对下列三种情况分别绘出产物 B 的 浓度分布示意图。 （1） （1） 化学动力学控制 （2） （2） 外扩散控制 （3） （3） 内、外扩散的影响均不能忽略 图中要示出 CBG，CBS 及 CBe 的相对位置，它们分别为气相主体、催化剂外表面、 催化剂颗粒中心处 B 的浓度，CBe 是 B 的平衡浓度。如以产物 A 的浓度 CA 为 纵座标,情况又是如何 ? 解(1) 以产物 B 的浓度为纵座标
⎡ −61570 ⎤ k = 7.06 × 107 exp ⎢ ⎥ = 1174.6 l / h = 0.3263 l/ s 8.314 673 × ⎣ ⎦ 3 3 kw = k / ρ p = 0.2039 × 10 − m / kg ⋅ s
2 ⎡1 ⎤ am = π ( 0.005 ) / ⎢ π (0.005) 2 ×1600 ⎥ = 0.75 m2 ⎣6 ⎦ Da = kw / kG am = 0.00148
ηπ =
1 = 0.9985 1 + Da
6.7 实验室管式反应器的内径 2.1cm,长 80cm ,内装直径 6.35mm 的银催化剂进行 乙烯氧化反应 ,原料气为含乙烯 2.25%(mol) 的空气, 在反应器内某处测得 P=1.06 ×105Pa,T G=470K,乙烯转化率 35.7%,环氧乙烷收率 23.2%,已知
有内扩散影响时的反应速率为 :
2 ( − RA ) = De4π R p
dC A r R dr = p dC 由(C )式求出 A r = R p , 代入( D) 式得 : dr ⎛ 1 1⎞ − ⎟ ( − RA ) = 4π R pφ sC AS De ⎜ ⎝ tanhφ s φ s ⎠ η=
G = 0.24kg / m 2 ⋅ s
Re = 0.005 ×0.24/ 2.35 ×10 −5 =51.06
ρ=
(26 × 0.03 + 18 ×0.97 )273 0.3303 kg / m3 22.4 ( 400 + 273 )
jD = 0.357/(εb Re 0.359) = 0.2485 Sc = 2.35 × 10−5 /(0.3303 ×7.3 ×10 −5) = 0.9746 G kG = jD = 0.1837m / s ρ ( Sc )2/ 3
S′ = 1 −
0.4173 × 0.4 = 0.9618 4.368
外扩散有影响时,由(6.34) 式得:
S=
1 0.4173 × 0.4(1.168) − = 0.9403 1 + 0.01605 4.368(1.01605)
上式中所用的
k1 / ρ = 0.168 kG am k /ρ Da 2 = 2 = 0.01605 kG am Da1 =
6.10 试推导球形催化剂的内扩散有效因子表达式 (6.60). 解:
令C A = u, 可得 : dC A 1 du u = − dr r dr r 2 d 2C A 1 d 2 u 2 du 2u = − + dr 2 r dr 2 r 2 dr r 3
用以上各式对教材中 (6.55)式进行变量置换得 :
Rp k p / De ,则(E )式可改写为 : 3 1⎛ 1 1 ⎞ η= ⎜ − ⎟ φ ⎝ tanh(3φ ) 3φ ⎠
若令 φ = φs / 3 =
(F)即为教材 (6.60)式,(E) 式是(6.60)的又一形式 .
(F )
6.11 在球形催化剂上进行气体 A 的分解反应,该反应为一级不可逆放热反应. 已 知颗粒直径为 0.3cm, 气体在颗粒 中有效扩散系数为 4.5 × 10-5m2 /h, 颗粒外表面 气 膜 传 热 系 数 为 44.72w/m 2 ﹒ K, 气 膜 传 质 系 数 为 310m/h, 反 应 热 效 应 为 -162kJ/mol, 气 相 主 体 A 的 浓 度 为 0.20mol/l, 实 验 测 得 A 的 表 观 反 应 速 率为 1.67mol/minl, 试估算： （１） （１） 外扩散阻力对反应速率的影响； （２） （２） 内扩散阻力对反应速率的影响； （３） （３） 外表面与气相主体间的温度差． 解：
每毫升颗粒的表面积= ρ p S g = 60.8m 2 / ml 每毫升床层的表面积= ρ b S g = 43.2m 2 / ml
6.5 试推导二级反应和半级反应的扩散有效因子表达式 (6.23) 和(6.24). 解:(1) 二级反应,
2 , kG am ( C AG − C AS ) = k wC 2 α = 2, ( − RA ) = kw CAS AS 2 2 am + 4kw kG amC AG / 2 kw 由上解得: C A S = −kG am ± kG 2 2 按定义ηx = kw C AS / kw C AG
由ρ p = ρ t (1 − ε p ), 得ε p = 0.542 & 由 < ra >= 2ε p / Sr ρ p , 得 < ra >= 65.6 A 由Vg = ε p / ρ p = 0.542/1.65 = 0.328 cm 3 / g催化剂
6.4 已 知 铁 催 化 剂 的 堆 密度 为 2.7g/cm 3, 颗 粒 密 度 为 3.8 g/cm 3, 比 表 面 积 为 16m2/g, 试求每毫升颗粒和每毫升床层的催化剂表面积 . 解:
1 C2 H 4 + O2 → C 2H 4O ∆H 1 = −9.61 ×104 J / molC 2H 4 2 C2 H 4 + 3O2 → CO2 + 2 H2 O ∆ H2 = −1.25 × 106 J / molC2 H 4
颗粒外表面对气相主体的传热系数为 58.3w/m 2K, 颗粒密度为 1.89g/cm 3.设乙烯 氧化的反应速率为 1.02 ×10-2 kmol/kg ﹒ h, 试求该处催化剂外表面与气流主体间 的温度差. 解:
( −RA ) = 10.2 mol / kg ⋅h ( −∆H r ) = ( −∆H 1 ) 23.2 23.2 ⎞ ⎛ + ( −∆H 2 ) ⎜ 1 − = 5.001 × 105 J / mol ⎟ 35.7 35.7 ⎠ ⎝
hs = 58.3 w / m 2 ⋅ k = 2.099 ×10 5 J / m 2 ⋅ K ⋅ h
5 3 R* A = 1.67 mol / min ⋅ l = 1.002 × 10 mol / m ⋅ h (1)判别外扩散阻力的影响用(6. 79)式: 3 1.67 × × 10−3 * L RA 6 = = 0.8081 × 10 −3 < 0.15 C AG kG 0.2(310/ 60) 故仅从传质考虑 ,外扩散影响可不计 . (2)判别内扩散阻力的影响用(6.82)式 ,先求出φ s : 2 R* AL φs = = 2.783 DeC AG
(
)
= ⎡ −kG am 1 ± 1 + 4kw C AG / kG am / 2k wC AG ⎤ ⎣ ⎦ =
(
)
2
(
1 + 4 Da − 1 , 此即(6. 23)式
)
2
式中D a= kw C AG / kG am
(2) 半级反应
2 1/ 2 α = 1/ 2,( −RA ) = kwC1/ AS , kGa m ( C AG − C AS ) = k wC AS 2 2 2 2 由上解得: C1/ AS = −k w ± k w + 4kGa mC AG / 2kGa m 1/ 2 1/ 2 按定义: ηx = kwCAS / kwCAG 2 2 2 1/ 2 amCAG )/ 2kGamC AG = (−kw + kw + 4kG
(
)
⎛ Da 2 ⎞ Da 1 2 = − + Da + 4 = ⎜1+ − Da 1+ Da 2 / 4 ⎟ 2 2 2 ⎝ ⎠
1/ 2
⎡ 2 ⎢ 2 + Da =⎢ − 2 ⎢ ⎣
( 2 + Da )
22Βιβλιοθήκη 4⎤ ⎥ − 1⎥ ⎥ ⎦
1/2
⎡ ⎞⎤ 2 ⎛ 2 4 + Da ⎜1 1 ⎟⎥ =⎢ 2 ⎢ 2 ⎜ − − ⎥ ⎟ 2 ⎜ ⎟ 2 + Da ⎢ ⎝ ⎠⎥ ⎣ ⎦ −1 / 2 此即(6.24)式, 式中 : Da = kw C AG / kGa m
d2u = b2u 2 dr 式中 b2 = k p De
(A) (A) 式为二阶常系数齐次微分方程 ,边界条件: r=0 du/dr=0; r=Rp u=CASRp 结合边界条件(B) 式解(A) 得:
(A) (B)
C A = C AS
R p sinh(br ) r sinh( bRp )
(C )
1/2
(
2012年天津大学化工学院考研复试《反应工程》试题
2012年天津大学化工学院考研复试《反应工程》试题我参加了此次考试，感到录取无望，便在考场把题目抄在了准考证的背面偷偷带出来，打算二战时参考用。
造化弄人，我调剂了，不打算再考，现在拿出来与大家分享。
复试总共200分，其中笔试65分，英语口试15分，综合面试120分。
这套试题便是笔试试题，共65分。
一、等温下在活塞流反应器（PFR）中进行液相反应A P Q，其中P为目的产物。
各反应均为一级反应，反应温度下反应速率常数分别为：k1=0.3h-1,，k2=0.2h-1，进料为纯A，其流量为Q0=10.0m3/h。
计算P的最大收率及此时反应器的体积。
（12分）二、等温条件下，在某反应器中进行液相反应2A B γB=k1cA，A C+D γC=k2cA。
B 为目的产物，反应速率常数k1=0.1h-1，k2=0.3h-1。
进料为纯A，其浓度为2 Kmol/m3，处理量为10 m3/h，计算A的转化率和B的收率。
已知有实验测得该反应器的停留时间分布为：。
（16分）三、常压下某绝热固定床反应器内进行气固相催化反应A P，该反应一级不可逆，基于床层体积的本证反应速率常数kV=681.3 exp（-5526/T）s-1。
反应为放热反应，反应热为-50KJ/mol，反应混合物平均比热容为500J/(mol )。
原料为纯A，要求A的最终转化率为90%。
（1）若进料温度为300℃，试计算反应器的出口温度；（2）已知原料处理量为Q0，催化剂直径为dP，床层空隙率为ε,反应产物在催化剂孔道内有效扩散系数为De。
忽略外扩散，试计算催化剂用量。
不用计算出具体数值，写出计算思路及用到的主要公式。
（16分）四、等温下进行如下液相反应A P γP=k1cA，A R γR=k2，A Q γQ=k3cA2，反应速率方程中浓度单位为Kmol/m3,k1=4.0h-1，k2=1.0Kmol/(m3 h)，k3=1.0m3/(Kmol h)。
原料为纯A，初始浓度为2Kmol/m3。
化学反应工程1_7章部分答案
第一章绪论习题1.1 解题思路:（1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性（2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：组分摩尔分率摩尔数根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。
并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。
习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成：第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据，先作出的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率α。
再由求得水解速率。
习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位应换算成。
利用下列各式即可求得反应速率常数值。
习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应，反应物A的消耗速率为两反应速率之和，即利用式（2.6）积分就可求出反应时间。
习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:（1）恒容过程，将反应式简化为：用下式描述其反应速率方程：设为理想气体，首先求出反应物A的初始浓度，然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率，利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。
（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由式（2.49）可求得总摩尔数的变化。
这里反应物是纯A，故有：由式（2.52）可求得反应物A的瞬时浓度，进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。
习题答案:（1）亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率（2）乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式，然后利用式（3.8）即可求得反应时间。
(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态，即反应物初始浓度、反应温度和转化率，与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:（1）因为B过量，与速率常数k 合并成，故速率式变为对于恒容过程，反应物A和产物C的速率式可用式（2.6）的形式表示。
反应工程课后习题参考答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气：%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程总结6
第六章、多相系统中的化学反应与传递现象1、气-固催化反应A (g)→B (g)包括七个步骤：①反应物A 由气相主体扩散到颗粒外表面；②A 由外表面向孔内扩散，到达吸附反应活动中心；③进行A 的吸附；④A 在表面上反应生成B ；⑤产物B 自表面脱附；⑥B 由内表面扩散到外表面；⑦B 由颗粒外表面扩散到气相主体。
2、外扩散有效因子ηx ：显然，CAS 总是小于CAG ，因此，只要反应级数为正，则ηx ≤1；反应级数为负时，ηx ≥1。
3、Da 称丹克莱尔数，是化学反应速率与外扩散速率之比，Da 越大，外扩散阻力越大。
当kw 一定时，此值越小，即外扩散影响越小。
除反应级数为负外，外扩散有效因子总是随丹克莱尔数的增加而降低；且α越大，ηx 随Da 增加而下降得越明显；无论α为何值：Da 趋于零时，ηx 总是趋于1。
4、孔扩散分为以下两种形式：当λ／2ra ≤102时，孔内扩散属正常分子扩散，这时的孔内扩散与通常的气体扩散完全相同。
扩散速率主要受分子间相互碰撞的影响，与孔半径尺寸无关。
当λ／2ra ≥10时，孔内扩散为努森扩散，这时主要是气体分子与孔壁的碰撞、故分子在孔内的努森扩散系数DK 只与孔半径ra 有关，与系统中共存的其他气体无关。
5、梯尔模数表示表面反应速率与内扩散速率的相对大小6、当φ<0.4 时， η≈1，当φ＞3.0 时，η＝1/φ (5.4-23) η是φ的函数，总是随φ值的增大而单调地下降，提高η办法有： ①减小催化剂颗粒的尺寸，φ值减小，η值可增大。
②增大催化剂的孔容和孔半径，可提高有效扩散系数De 的值，使φ值减小，η值增大。
7、Bi m ＝kGL ／De ，称为传质的拜俄特数，它表示内外扩散阻力的相对大小。
当Bim → ∞ 时，外扩散阻力可不计，η0＝tanh (φ)/φ＝η当Bim → 0 时，内扩散阻力可忽略， tanh (φ)/φ＝1，η0＝1/(1+Da )＝ηx8、内扩散的判定：减小催化剂粒度，测反应速率。
天津大学化工复试
笔试：反应工程（65分）（共5题）第一题（12分）（2问）：求连串反应第一步反应产物的最大收率和相应反应物的转化率。
第二章的内容第二题（16分）（2问）：已知停留时间分布，用适当模型求转化率，我选的是多釜串联，先求的模型系数N。
第五章的内容第三题（16分）（2问）：求绝热反应器的出口温度和催化剂的用量，涉及内扩散有效因子的公式，加上活塞流反应器模型公式，此题只要求列计算式，没有数据计算。
第六，七章的内容第四题（16分）（2问）：求平行反应中目标反应产物的最大选择性，涉及求微商的问题，第二章的内容第五题（5分）（此题要求用英语作答）：根据反应机理推导反应速率方程，很简单，和书上的例题是一个难度面试（分为综合面试（120分）和英语面试（15分））综合面试（120分）（今年抽题题目变难了）（两个信封各抽一道题，一个综合知识，一个实验（物化，化原，反应工程），我觉得大部分是实验吧）（在一个教室里，6个老师）1.先简单的自我介绍（说下学校，专业，家乡，加上你觉得你有的优势，比如高分的同学可以说下自己初试的分数）2.抽题（今年只能换一次，换题了不能因为不会又换回来，换题要谨慎，我换了嘿嘿）我抽到的是A.叙述吸收塔实验的内容B.测湿度，只有温度计，没有湿度计，怎么办（当时大脑短路，没想到，复试完了之后，我觉得是测干球温度和湿球温度，用湿焓图即可）C.我换到的题目是:叙述用脉冲法测停留时间分布的思路3.回答完了之后，老师追问了几个问题：停留时间测定还有哪些方法，其中怎样测示踪剂的浓度(大概都是和你抽到的题目有关)4.最后老师问了我毕设，就这样英语面试（15分）（3个老师）1.先是1分钟自我介绍，说了2/3，老师就说可以了2.抽题（汉译英），我表示我抽到的对于我有难度，其中有单词不会：聚合物，复合材料，氧化物也忘了，当时可能有点小紧张，呵呵，不会可以问老师，老师都挺好的3.接下来老师问了我毕设，我没想到老师会在英语面试的时候问我毕设的问题，没准备，结果可想而知了，接着老师问了简单的问题：你最喜爱的运动是什么等，这些还好，喜欢什么说什么希望对2013年的考生有用，有什么问题都可以问我，我上网的时候会回答你们的！呵呵~ 预祝你们梦圆天大，梦圆北洋！。
反应工程 第六章 多项系统中的化学反应与传递现象
2013-8-6
版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院
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பைடு நூலகம்一级不可逆连串反应:
假设A,B,D的传质系数相同, B为目标产物, 稳态下有
联立求出
C AS C AG /(1 Da1) C BS Da1C AG C BG (1 Da1)(1 Da 2) (1 Da 2)
由于表面浓度低于主体浓度, 故有 当反应级数为正时, x 1 当反应级数为负时, x 1 (1) 对单一反应, 在忽略传热阻力和内扩散阻力时 对一级不可逆反应, kW C AS C AS
x k
W C AG
C AG
稳态过程传质速率应等于反应速率
2013-8-6
kG am (C AG C AS ) kW C AS
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6.1.2 气固相催化的过程步骤 以气相催化不可逆反应为例 A( gas) B( gas)
(1) 反应物A由气相主体扩散到颗粒外表面 (2) 反应物A由外表面向孔内扩散, 到达可进行吸附/ 反 应的活性中心 (3) 反应物A被活性中心吸附 (4) 反应物A在表面上反应生成产物B (5) 产物B从活性中心上脱附下来 (6) 产物B由内表面扩散到颗粒外表面 (7) 产物B由颗粒外表面扩散到气相主体 (3,4,5)总称为表面反应过程, 即催化反应的本征动力学
结论: 正级数反应, Da增加, 外扩散阻力增大,
2013-8-6 版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院
降低
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(2) 复合反应 同样, 忽略内扩散和相间传热影响进行讨论. 平行反应: A B r k C n1
反应工程
1 绪论1、采用化学方法加工时，都可概括为三个组成部分，即原料的预处理、进行化学反应、反应产物的分离与提纯。
2、反应工程其内容可以概括为两个方面，即反应动力学和反应器设计与分析。
3、一般来说，对于一定的反应物系(如果需要使用催化剂或溶剂，也保持一定)，化学反应速率只取决于反应物系的温度、浓度和压力。
4、均相反应分为气相均相、液相均相及固相均相三类；多相反应分为气固、气液、液液、液固、固固以及气液固等六类。
5、传递现象包括动量、热量和质量传递，再加上化学反应，这就是通常所说的三传一反。
6、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值，而反应产物则取正值。
7、(1)转化率X=某一反应物的转化量/该反应物的起始量；有两种含义不同的转化率：一种是新鲜原料通过反应器一次所达到的转化率，叫做单程转化率；另一种是新鲜原料进入反应系统起到离开系统止所达到的转化率，叫做全程转化率；(2)收率Y R=•(关键组分的生成量/关键组分的起始量)，其中和分别为关键组分A和反应产物R的化学计量系数；改写为Y=生成反应物所消耗的关键组分量/关键组分的起始量；(3)选择性=生成目的产物所消耗的关键组分量/已转化的关键组分量；(4)三者关系Y=SX8、化学反应器按结构原理的特点可分为：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、滴流床反应器。
9、工业反应器有三种操作方式：间歇操作、连续操作、半间歇(或半连续)操作。
10、[输入的动量]=[输出的动量]+[消耗的动量]+[积累的动量]。
2 反应动力学基础1、(1)以单位时间单位体积积累反应物系中某一反应组分的反应量来定义速率：A +B → R，，按反应物反应量来计算反应速率时，需加上一负号，以使反应速率恒为正值；(2)对于恒容过程，。
2、只有基元反应速率方程才可用质量作用定律写出，非基元反应可以看成是若干个基元反应的综合结果，即反应机理，因此非基元反应的速率方程不能简单地由质量作用定律写出；速率方程与由质量作用定律得到的形式相同，不能说明该反应一定是基元反应；动力学实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理正确的必要条件，而不是充分必要条件。
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
用 XA～VR/Q0 作图，过 VR/Q0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的 dXA/d(VR/Q0)值 α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
1 绪 论
1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
2CH 3OH O 2 2HCHO 2H 2O
2CH 3OH 3O 2 2CO 2 4H 2O
进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比） ，反应后 甲醇的转化率达 72%，甲醛的收率为 69.2%。试计算 （1） （1） 反应的选择性； （2） （2） 反应器出口气体的组成。 解： （1）由（1.7）式得反应的选择性为：
2CO 4H 2 (CH 3 )2 O H 2O
CO 3H 2 CH 4 H 2O
4CO 8H 2 C4 H 9OH 3H 2O
CO H 2O CO 2 H 2
由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原 料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体 即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与 原料气混合返回合成塔中。下图是生产流程示意图 冷凝分离 合成
FCO,0 FCO 26.82 4.435 16.18% FCO,0 138.4
产物粗甲醇所溶解的 CO2、CO、H2、CH4 和 N2 总量 D 为
D
(9.82 9.38 1.76 2.14 5.38)B 0.02848Bkmol / h 1000
天津大学反应工程复试参考
120 分！专业英语 15 分！
面试：今年面试顺序按排名，面试题目是抽签决定的。两个信封一个是实验一个
是综合知识，绝大多数是化原，还有少量物化！
以及化原和物化的基础知识。 我把我在考场外听到的几道题写在这里： 1.测定直管阻力的实验中什么时候用差压变送器，什么时候用 U 形管。 2.吸附与吸收的区别 3.过氧化氢催化分解速率常数受什么影响？ 4.萃取精馏原理，举个例子！ 5.什么是溶液，溶剂，溶质？等等 当然他会问些小问题。总之老师很和蔼不排外，我就是外校的。每人大约 10 分钟左右。
变化的函数式。 解:
对于反应物 A，应有:
积分得
−
dC A dt
= k1C A
C A = C A0 exp(−k1t)
对于 B,应有
dCB dt
= k1C A − k2CB
= k1C A0 exp(−k1t) − k2CB
∴ k300
=
M
×1 12.6
k 340
=
M
×
1 3.2
ln k340 = ln M / 3.2 = E ( 1 − 1 ) k300 M /12.6 8.314 300 340
E=29.06（kJ/mol）
4.考虑下述连串反应: A ⎯⎯k1→ B ⎯⎯k 2→ C ，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求 A、B 和 C 的浓度随间
k5k3 k4
C
2 NO
C
H
2
=
kC
2 NO
C
H
2
此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。
化学反应工程期末复试题
化学反应工程期末试题( 4 )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βαBA C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为CK ，用压力表示的速率常数P K ，则C K=_______P K 。
3.(2)平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 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_______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optT 和平衡温度eqT ，二者的关系为______________。
12.(1)描述流化床的气泡两相模型，以U 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mfU 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。