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),(T c f r i =±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

a d = 。

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？

12k k A B C

−−→−−→

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ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε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/(m 2

.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/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3

，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eM R ？（3）床层的压力降p ∆ ？

3

2.46/f

kg m ρ=51.810f

Pa s μ-=⨯

【3-3】在体积312.0m V R =的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中

min /731∙=kmol m k 、min /332

∙=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。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A r 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： CH 3COOH + C 4H 9OH CH 3COOC 4H 9 + H 2O

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H 2SO 4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)(A

A kc r =-。在上述条件下，反应速率常数3

0.015/(min)k m Kmol =∙,反应物密度3/750m kg =ρ（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Af x 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ϕ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？

1

2k k A B R S −−→++←−−

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

A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应

_______。

3. aA + bB

pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

4.全混流反应器的移热速率r Q =______________。

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 φ_______，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

mf

U U /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A

S K 1

P

在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度

=

max ,P C _______。

A. 122

)(210K K K

A K K C - B. 2

2/1120]1)/[(+K K C A C.

1

22)(1

20K K K A K K

C - D. 2

2/1210

]1)/[(+K K C A

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

d m i d C k dt d ψψ

=-

，当进料中的杂质