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= 。

ΒA
dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。

A dt
（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 __________ 。

4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。

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。

L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?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?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 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。

HS ZnO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＋H 2，已知反应的步骤为）（丁烯制丁二烯84
264(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10 L/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= 0.169 cm/g ,θ= 0.403 g
（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）L t?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ζ<< 1，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k >>20/3 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k <<20/3 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0
CSTR：瞬间完全混合，参数无变化，返混为最大
（6）要点：
HSHSHS ZnO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。

22C Ag = (r)）（7gA11?ζSkSk iGse
（）
8)CC*?p*)?K(?NK(p?LGGL111???HkkK LGG11H??
?kkK GLL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，
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=0.1333
1.504/15=0.1003
收率：
选择率：1.504/1.9985=0.7526
5 A=CH B=CH C=H 记）（26844(A) ??k?＝(1) rr?r＝
kp AaA0aAdAdAAA?pb1A??＝＝(2) ,A A0??p＋＋bpb＋bp1＋bp1ABABBB AA pppp?CBBC＝p(3) ?K，Ap?Kp pA pp CB bkpk－AaAAdA K p＝r(4) A pp CB＋1＋bbp
kbp?k'bpp??cBABA p'k??kr? (B)
BBA K p
cBAA1?bp?bp BAAB (C) ??p?＝r?r＝kk(1) r0BdBdBaBaBBB?pb1B??＝(2) ,＝B
B0*?pbbp＋＋bp1＋1＋
bp BABAABAB Kp*pp Ap?CB(3) ?K，p＝Bp pp CA Kp Ap－kkbp BdBBaB p C＝(4) r A Kp Ap1＋bp＋b BAA p C（）6 ?k????ln(1?x)1?x?e?3.219?k AA1??0.763?(1)x1
A?k1?12??/2?1.6095,x?1?((2)k)?0.853?k
A1?k1?15?'k????0.932??xkk(3)'??2.6825,1e A6
（4 ）s t?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)?0.632
1C(t)t?t/?(t))(2)E(t?Ee m?t?dtC(t)m01?tt/??C(t)et)dt?C(m
t0m1????C(t)dt?C(0)tCC?C t?0,(t)C(0)?(0)?()dt?t m
t00m1??t/t?t/10?e)t(?)(C tCdt(0)Ce?m t0m。