反应工程往年试题

《化学反应工程》2005-2006A

一、填空：

1、反应器的设计放大方法主要有（）（）（）。

2、按照操作方式，反应器可分为（）（）（）。

3、理想流动模型包括（）（）。

4、固体催化剂中气体组分的扩散形式主要有（）（）（）（）。

5、描述停留时间分布的两个函数是（）（）。

6、转化率、收率、选择性三者关系为（）。

7、固体催化剂的主要制备方法有（）（）（）（）。

8、气—液反应器按气—液相接触形态可分为（）（）（）。

9、化学吸收增强因子的物理意义是（）。

10、本征动力学与宏观动力学分别是指（）（）。

二、等温下在 BR 中进行一级不可逆液相分解反应 A→B+C，在 10 分钟内有 50%的 A 分解，要达到分解率为 80%，问需要多少时间？若反应为二级，则需要多少时间？

三、英文题（学其它语种的同学做下面的中文题）

An aqueous reactant stream passes through a mixed flow reactor followed by a plug flow reactor. The initial concentration of

=1mol/liter. The

A is 4mol/liter. Find the concentration at the exit of the plug flow reactor if in the mixed flow reactor c

A

reaction is firstorder with respect to A, and the volume of the plug flow unit is three times that of the mixed flow unit.

某二级液相反应，在 PFR 中达到 99%转化率需反应时间 10 分钟，如在 CSTR 中进行时，需反应时间为多少？

四、有一液相反应 A→P+S，其反应速率-r A=kC A2，k=10m3/Kmol.hr， C A0=0.2Kmol/m3，V0=2m3/hr，比较下列方案，何者转化率最大？

（1）PFR，体积为 4m3；（2）PFR→CSTR ，体积各为 2m3；

（3）CSTR→PFR，体积各为 2m3；（4）CSTR→CSTR，体积各为 2m3。

五、选做题（从下列两题中任选一题）

1、写出外扩散有效因子ζex的一般表达式，并证明：n = -1 时，外扩散有效因子ζex= 2/[1+（1-4Da）1/2]。

2、对下述反应，2A→P, r P=k1C A2；A+B→R，r R=k2C A C B；2B→T, r T=k3CB2 , 试证明要使 R 的选择性最大，在 CSTR 中，

A 与

B 浓度之比应为：CA/CB=（k3/k1）1/2。

六、简答题

1、气－液相间的传质模型有哪几种？并加以说明。

2、无因次准数 M 的物理意义？如何利用 M 值判断反应类别？

3、简述固定床与流化床的特点，并各举出两个应用实例。

4、简述气—固相固定床反应器数学模型的分类及选取原则。结合课程设计说明利用一维数学模型进行反应器设计计算的方法。

5、简述在多孔固体催化剂上进行气—固相催化反应的步骤。

《化学反应工程》2005-2006C

一、名词解释：（ 20 分）

1、放大效应

2、内扩散有效因子

3、理想吸附模型

4、活性校正系数

5、全混流模型

6、空速

7、绝热温升

8、M 准数 9、化学吸收增强因子 10、宏观动力学

二、以NaOH溶液吸收CO2，NaOH 溶液浓度为0.5kmol/m3，界面上 CO2浓度为0.001kmol/m3，液相传质分系数 k L=10-4m/s，反应速率常数 k2＝104m3 /（kmol•s），D AL=1.8×10-9m2 /s, D BL/ D AL=1.7，计算吸收速率。（ 15 分）

三、英文题（10 分）

A homogeneous liquid phase reaction

A→R， -r A=kC A2

takes place with 50% conversion in a mixed reactor.

(a)What will be the conversion if this reactor is replaced by one 6 times as large all else remaining unchanged?

(b) What will be the conversion if the original reactor is replaced by a plug flow reactor of equal sizeall else remaining unchanged?

四、（ 20分）己二酸与己二醇以等摩尔在70℃进行缩聚反应，其反应速率-r A=kC A2kmol/L.min（下标 A 表示己二酸）。

实验测得 70℃时，k=1.97L/(kmol.min)，己二酸起始浓度C A0=0.004kmol/L。若每日处理 2400kg 己二酸，己二酸转化率为 80%，试计算：（1）批非生产时间为 1h，使用 BR 时的反应器有效体积；（2）采用 PFR 时所需反应器体积；（3）采用单段 CSTR 时所需反应器体积；（4）采用两段 CSTR 时所需反应器体积。（假定第一段出口转化率为 60%，第二段出口转化率为 80%）

五、写出外扩散有效因子ζex的一般表达式，并证明：n = 2 时，外扩散有效因子ζex= [（1+4Da）1 /2 -1]2/（4Da2）。（10分）

六、简答题（25 分）

1、气－液相间的传质模型有哪几种？并加以说明。

2、工业生产对气－液反应器的要求？

3、简述固定床与流化床的特点，并各举出两个应用实例。

4、简述在多孔固体催化剂上进行气—固相催化反应的步骤。

5、简述非理想流动产生的原因。

《化学反应工程》2006-2007A

一、回答下列问题：

1、内扩散效率因子的物理意义及一般表达式？

2、何谓全混流反应器的热稳定性？CSTR 热稳定的条件是什么？

3、反应器的设计放大主要有哪几种方法？各有何特点？

4、工业生产对气液反应器的要求？

5、何谓非理想流动？其产生的原因有哪些？

二、对一级可逆反应A=B，绘出反应物A 在催化剂颗粒内部与气膜中的浓度分布（1）化学动力学控制；（2）内扩散控制；（3）外扩散控制。

三、1、Liquid A decomposes by second-order kinetics, and in a batch reactor 50% of A is converted in a 5-minute run. How much longer would it take to reach 75% conversion?

2、一液相反应A→R 为一级不可逆反应，如在CSTR 中进行，其转化率可达50%，现改为同样体积的PFR，且体积流量及其它条件均不变，转化率可达多少？

四、简述两种理想流型的特点，并对两种理想反应器PFR 与CSTR 进行分析比较。

五、有一液相反应A→P+S，其反应速率-r A=kC A2，k=10m3/Kmol.h，C A0=0.2Kmol/m 3，V0=2 m 3 / hr，比较下列方案，何者转化率最大？

（1）PFR，体积为4m3；（2）PFR→CSTR ，体积各为2m3；

（3）CSTR→PFR，体积各为2m3；（4）CSTR→CSTR，体积各为2m3。

六、简述气—固相固定床反应器数学模型的分类及选取原则。

《化学反应工程》2006-2007B

一、填空：

1、反应器的设计放大方法主要有（）（）（）。

2、按照操作方式，反应器可分为（）（）（）。

3、返混是指（）。

4、反应器设计的基本方程包括（）（）（）（）。

5、内扩散有效因子是指（）。

6、空速是指（）。

7、CSTR 热稳定的条件是（）（）。

8、描述气—液相间物质传递的传质模型主要有（）（）（）（）。

9、化学吸收增强因子的物理意义是（）。

10、本征动力学与宏观动力学分别是指（）（）。

二、1、（10 分）等温下在 BR 中进行一级不可逆均相反应，试求出转化率由 0 至 0.9 所需的反应时间与转化率由 0.9 至 0.99 所需反应时间之比。若反应为二级，则时间之比为多少？

2. 英文题（10 分）Liquid A decomposes by second-order kinetics, and in a batch reactor 50% of A is converted in a 5-minute run. How much longer would it take to reach 75% conversion?

三、（10 分）以NaOH溶液吸收CO2，NaOH 溶液浓度为0.5kmol/m3，界面上 CO2浓度为0.001kmol/m3，液相传质分系数 k L=10-4m/s，反应速率常数 k2＝104m3 /（kmol•s），D AL=1.8×10-9m2 /s, D BL/ D AL=1.7，计算吸收速率。

四、（15 分）有一液相反应 A→P+S，其反应速率 -r A=kC A2，k=20L/mol.min，现有 PFR与 CSTR 各一个，体积均为 0.7m3，

C A0=2mol/m3，V0=20L/min，试问下述三个方案中，何者最优？为什么？