化学反应工程试题20010A卷

重庆大学 化学反应工程 课程试卷

juan

2009~2010

学年 第二学期 开课学院：化学化工学院 课程号：22006830 考试日期：2010.06.22

考试方式：

考试时间： 120 分钟

注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印一、 填空题（1.5分/每空，共30分）

1. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、

热量和动量衡算式的一般式为

2. 内扩散影响的判据式为 ，消除反应过程中内扩

散影响的方法有 和 。

3. 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 ，提高主反

应的选择性S p 应 ，内扩散对S p 影响。

4. 对于恒温恒容的 反应器平均停留时间、反应时间和空时均相等。

5. 气固相催化反应的本征动力学过程包括 、

和 三个步骤。 6. 一级不可逆液相反应A→2R ，C A0=2.30kmol/m 3，出口转化率x A =0.7，每批操作时间t +t 0=2.06h ，装置的生产能力为50000kg 产物R/天，M R =60，则反应器的体积V 为 m 3

。

7. 在达到相同转化率时，多段原料气冷激催化床的催化剂用量比多段间歇换

热式催化床用量 ，原因是 。 8. 对于一定的固定催化床体积，降低床层压力降的方法有 和

（列举两种）

9. 对于气—固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为__ _与__ ____。

10. 对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为 。

11. 描述流化床的气泡两相模型，气泡与乳相间的交换量Q 为 与 之和。

二、 简答题（13分）

下面是某可逆放热反应的T-X 图，图中AB 是平衡曲线，NP 是最佳温

度曲线，根据下图回答问题：

命

题

人

：

赵

朔

组

题人：

审

题人：

命题时间：2010.06.15

教

务处制

学院 专业、班 年级 学号 姓名

公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊

封

线

密

（1）A点和B点哪一点的反应速率大？为什么？

（2）在等温线上，A、D、O、E、M点中哪一点速率最大，哪一点速率最小？为什么？

（3）在等转化率线上，H、C、R、O、F及B点中，哪一点速率最大，哪一点速率最小？为什么？

（4）在C、R两点中，谁的速率大？为什么？

（5）根据图中所给的十点中，判断哪一点速率最大？为什么？三、推导题（12分）

在银催化剂上进行乙烯氧化反应：O

H

2C

O

H

2C

4

2

2

4

2

→

+

其反应步骤可表示如下：

)

(

R

(R)

(4)

)

(

(R)

(B)

(A)

(3)

2(B)

)

2(

B

(2)

(A)

)

(

A

(1)

2

+

⇔

+

⇔

+

⇔

+

⇔

+

若是表面反应是速率控制步骤，试推导其动力学方程。

四、计算题（45分）

1、现有反应体积为1m3的平推流反应器两个，拟用来分解浓度为3.2kmol/m3的过氧化氢异丙苯溶液以生产苯酚和丙酮。该反应为一级不可逆反应，并在86℃等温下进行，此时反应速率常数等于0.08s-1。过氧化氢异丙苯溶液处理量为2.4m3/min。试计算下列各种情况下过氧化氢异丙苯溶液的转化率。（1）两个反应器串联操作；

（2）两个反应器并联操作，但两者原料处理量之比为1：2。（8分）2、（19分）用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为

(S)

(R)

(B)

(A)

O

H

H

COOC

CH

OH

H

C

COOH

CH

2

5

2

3

5

2

3

+

⇔

+

原料中反应组分的质量比为：A:B:S=1:2:1.35，反应液的密度为1020kg/cm3，并假定在反应过程中不变。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程为：)

(

1

/K

c

c

c

c

k

r

A

A

B

A

A

-

=

100℃时，k1=4.76×10-4L/(mol·min)，平衡常数K=2.92。试计算乙酸转化35%时所需的反应体积。根据反应物料的特性，若反应器填充系数取0.75，则反应器的实际体积是多少？