1、（勤奮、求是、創新、奉獻）2014 2015學年第 2學期考試試卷主考教師： 王遠強 學院 化學化工學院 班級 _ 姓名 _ 學號 _化學反應工程課程試卷A參考答案及評分標準（本卷考試時間120分鐘）題號一二三四五六七八總得分題分1212201010101214100得分一、不定項選擇題1、若外擴散阻力影響消除但存在內擴散的情況下，當催化劑粒徑減小時，其顆粒內部效率因子2 。增加 不變 減小 其它 2、能使內擴散的影響加大的有 。增加催化劑顆粒的粒徑 增強催化劑的活性 升高反應溫度 提高反應的主體相濃度Cb 降低反應的主體相濃度Cb 3、均相CSTR反應器中S形放熱曲線，在高溫區的特征是 ；顆

2、粒催化劑的S形放熱曲線，高溫區的特征是 。擴散控制 動力學控制 反應物耗盡 轉化率較小4、關于理想的間歇式反應器、平推流反應器和全混流反應器，下列描述錯誤的是 。 三者同為理想反應器，但理想的內涵是不同的 理想的間歇式反應器和全混流反應器的內涵是一樣的，都是反應器內溫度和組成相同。 理想的間歇式反應器和全混流反應器的理想的內涵是不一樣的，雖都是反應器內溫度和組成處處相同，但前者隨著時間的變化溫 度和組成可能都發生變化，而后者則不隨時間變化 平推流和全混流反應器都是連續流動式反應器，前者的返混為零，后者為無窮大5、工業生產中對氣液反應器需要有較高的生產強度，若反應速度較快，反應基本上是在界面近旁

3、的反應帶（液膜）中進行，要求反應器應具有表面積較大，具有一定得液相傳質系數，下列哪些反應器不適用于此類反應？ 。填料塔反應器 攪拌鼓泡反應器 流化床反應器 板式反應器 固定床反應器二、填空題1、平行反應主副反應均為一級不可逆反應，若主反應活化能大于副反應活化能，則目標產物的選擇性 濃度 無關，僅是 溫度 的函數。 2、反應活化能就是 反應物 分子“激發”為活化分子所需的能量，因此，活化能的大小是表征 化學反應進行難易程度 的標志。3、當反應級數為 非零、非一級 時，流體的微觀混合影響反應的速率，當反應級數大于一級時，宏觀混合速率 大于 （大于、等于或小于）微觀混合速率。4、非理想流動現象常包括

4、 滯留區的存在 、存在溝路和短路、 循環流 、流體流速分布不均勻以及擴散等。5、某二級不可逆氣-固相催化反應，（Cb為氣體主體相濃度，Ces為催化劑顆粒外表面濃度），則顆粒外擴散有效因子1為 0.25 ，外擴散影響程度 較高 。6、按雙膜論，在氣液反應中，反應物A在氣相，反應物B在液相，若反應為極快反應，且CBL=CBL*(CBL* 為臨界濃度)，則反應面位置 在液膜界面上 ，這時CAi 表示A組分在液膜內的界面濃度 (下標i表示界面)。三、簡述題1、簡述階躍法測停留時間分布的實驗方法及其對應曲線？階躍法是當設備內流體達到定態流動后，自某瞬間起連續加入示蹤物流，然后分析出口流體中示蹤物濃度隨時

5、間的變化，以確定停留時間分布。（3分）（2分）2、請說明返混定義、產生原因以及限制返混的措施。返混：具有不同停留時間物料的混合形成返混。（1分）返混產生的原因：（1）反應器內速度不均勻的物料混合，如流速分布；（2）反應器中的環流，如攪拌漿的流速分布。（2分）限制返混的措施：（1）強化速度分布的均勻性（2）橫向分割（3）縱向分割（4）放置填料等。（2分）3、自催化反應如何進行最優反應器組合？用圖示簡要說明。最優的反應器組合就是先用一個全混流反應器，控制在最大速率點處操作，然后接一個平推流反應器。CA<CA,OPT,CSTR>PFR CA>CA,OPT,CSTR<PFR 返

6、混有利，尤其是在開始階段，采用CSTR操作（3分）（2分）4、CSTR中進行一級不可逆均相放熱反應，如何判定操作點？如釜中進行某串聯反應，要求控制的轉化率為不穩定操作點對應的轉化率，應如何進行操作？（1分）圖中A和C為穩定的操作點，B為不穩定操作點，由于A點轉化率較點，實際中常在C點進行操作。CSTR的熱穩定條件為：，即放熱速率應小于移熱速率。（2分）如要求控制的轉化率為不穩定操作點對應的轉化率，此時為了滿足熱穩定條件，必須提高冷卻介質溫度，并相應地增大UA，使移熱線上移。（2分）四、某化學反應在450時的反應速率是400時的10倍，求該反應的活化能（設濃度不變）。解：設該反應物濃度為CA，反

7、應級數為n，反應速率常數為k則 反應的速率（2分）450時，（2分）400時，（2分）由題意：（2分）（2分）五、醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應生成甲烷和二氧化碳（反應均為一級）：CH3COOHCH2=CO + H2O（主反應）；CH3COOHCH4 + CO2（副反應），已知在916時的k1=4.65 s-1，k2=3.74 s-1，t=0時，乙烯酮和甲烷濃度均為0。試計算：（1）99%的醋酸反應掉所需的時間；（2）在此反應條件下醋酸轉化成乙烯酮的選擇性。解：設在時間為t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為X和Y，醋酸的初濃度為CA0，則有：（2分）；上面兩式相加可得：，積分得：（1）當醋酸

8、的轉化率為0.99時，應有X+Y=0.99CA0，代入上式可得：（5分）（2）X+Y=0.99CA0；X/Y=k1/k2=4.65/3.74，聯解這兩個方程得到：X=0.549CA0；Y=0.441 CA0；醋酸轉化為乙烯酮的選擇性為：。（52分）六、均相氣相反應A3P在185，400kPa下在一個平推流反應器中進行，其中k=10-2s-1。進料量FA0=30kmol/h，A原料含50%惰性氣，為使反應器出口轉化率達80%，該反應器體積應為多大？解：，根據k的單位判斷出反應為一級反應，（2分），（2分）（1分）（1分）反應器體積：（6分）七、有一醋酐水溶液，在25條件下進行水解反應，在該溫度下

9、的速率方程為：，。醋酐初濃度為，進料流量為500，現有兩個2.5L和一個5L的全混流反應器，試回答下列問題： （1）用一個5L的全混流反應器操作，轉化率是多少？（2）用兩個2.5L全混流反應器串連操作，轉化率是多少？（3）若用一個2.5L的全混流反應器后串連一個2.5L的平推流反應器，轉化率是多少？解：（1）一個5L的CSTR： （2分） （2分）（2）兩個2.5L的CSTR串連： （2分） （2分）（3）先CSTR，后PFRCSTR： （2分）PFR：（2分）八、在球形催化劑上進行氣體A的分解反應，該反應為一級不可逆放熱反應。已知催化劑顆粒直徑為0.3cm，氣體在顆粒中的有效擴散系數為4.5×10-5m2，顆粒外表面氣膜傳熱系數為，氣膜傳質系數為310m/h，反應熱效應為，氣相主體A的濃度為0.