0.98XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷（答案）2011 — 2012学年第一学期一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明 （） A .反应（1）对A 的反应级数大于反应 （2） B .反应（1）对A 的反应级数小于反应 C .反应（1）的活化能小于反应 （2） D .反应（1）的反应速率常数大于反应 2 一为（） 2•四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶>D . 0 P —-(2)，Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2<E 1<E 3, ）° D .低温操作反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率 -r Ai5. 已知一闭式反应器的 ）° A . 4.5 B. 5.66. 固体催化剂之所以能起催化作用，发生（ ）°A .物理吸附B .化学反应 =-「A2C . -「A1 < -r A2D a-=0.1 uL r ）°两釜反应温度相同。

D.不能确定何者为大，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数 D . 4.0 是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要 C •化学吸附 （ C .真密度 7. 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为 A .堆（积）密度 B .颗粒密度 &在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是 A .平推流反应器 B.轴向流反应器 9. 某液相反应，其反应式可写成 A+C A .均相催化反应B .自催化反应 10. 高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜， A .气、液均为平推流 B .C .气相平推流、液相全混流D .二、填空题（每题 5分，共30分） D .质量传递 ） D .平均密度 种 （ ）° D.多釜串联反应器 ） C.全混流反应器 R+C 这种反应称为（ C .链锁反应 D.可逆反应 对于其中的气相和液相的流动常可近似看成 （ 气、液均为全混流气相全混流、液相平推流 1 .一不可逆反应，当反应温度从 25C 升高到35C 时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 ° ........ 一 ksKA P^ K B P B 2. 一气固催化反应 A ■ Br R ，若本征反应速率方程为： 则该反应可能的反应机理为 3. 间歇釜反应器中进行如下反应： A " P（1） — r A1 = kQ A a1 A — S （2） — r A2=k 2C A a2在C A0和反应时间保持不变下， 降低反应温度，釜液中 C P /C s 增大，表明活化能 E1与E2的 相对大小为 ___________________ ;在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中 C P /C S 增大，表明反应级数 al 、a2的相对大小为r (1 K A P A K B P B +K R P R )2又若求得无因次方差=0.02,则反应器可视为 ___________________ 。

5.有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应 A ^P ,若大釜在先，小釜在后，出口转化率为 X AI ，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为X A 2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较 X AI 和X A 2的相对大小为 ______________ 。

6. 在固定床反应器中，分别进行一级和二级不可逆气固催化反应，试比较a 、b 两处的n 值大小(a 处靠近反应器的进口，b 处靠近反应器的出口)，并说明理由。

(1) 一级放热反应，绝热操作 ________________ (2 )二级反应，等温操作 _________________三、问答题(每题 6分，共12分)1•液相复合反应，若为使目的产物P 的选择性高，应选择:(1) 若采用间歇反应釜，其加料方式为？(2) 若采用管式反应器，其进料方式为？⑶若E 1>E 2,则反应温度应尽可能采用高温或低温？A 2B 」2，Q2.在四段绝热式固定床反应器中进行 n 级不可逆反应，各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等•若n>0,试问(1) 哪一段的净转化率最大？哪一段最小？(2) 若段间采用冷激方法进行降温，试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪 处需加入的冷激剂量多？为什么？四、计算题：(第1, 2题均为12分，第3题为14分，共38分) 1•在反应体积为1 m 3的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1, 2:H 2COCHCH 3+H 2O T H 2COHCHOHCH 3该反应对环氧丙烷为一级，对水为零级，反应温度下反应速率常数等于 0.98h -1，原料液中环氧丙烷的浓度为 2.1kmol/m 3,环氧丙烷的最终转化率为 90%。

(1 )若采用间歇操作，辅助时间为 0.65h ,则丙二醇-1, 2的日产量是多少？(2)有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1 , 2的日产量又是多少？(3) 为什么这两种操作方式的产量会有不同？=k 1C AC 0.5 g = k2CA 5Ck.2A+B —U P2•对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在Q= 300L/min下，得到E(t)〜t关系如下图所示。

由于该图放置已久，纵坐标模糊不清。

试根据E(t)函数性质确定并计算：(1) E(t)⑵ F(t)(3) 该反应器体积为多少？ (4)多级串联模型参数 N 为多少?2(5) 无因次方差'■'为多少？(6) 轴向扩散模型参数 Pe 为多少? R c= R c3. E1<E2 al>a24.全混流反应器 活塞流反应器5..xA1<xA26. (1) n a> n 库)n a< nb三、简答题1.答：(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为 A 一次性加入,_B 连续滴加(2)若采用管式反应器，其进料方式为A 从反应器讲口处加入,__B 沿管长多处加入t/min■13 •某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150C 下，测得k P =5s ,有效扩散系数2D eA =0.2cm /s 。

求:(1) 当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散影响是否已消除？ (2)欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8,则颗粒直径应不大于多少？1.A2. B3.B4.A5. B6.C7.B8.C9.B 10.BIn 乞 k iE 1 1 ( )=In 2 R T i T 2二、1.52894 J / mol 2.A厂=A (TB 2 2 c = 2B (T E 1 1( )=In 28.314 ' 298 308 E = 52894 J / m o IA c +B c — t R c + c (此步为速率控制步骤(3) 若E1>E2，则反应温度应采用高温。

2. 答：(1)虽然各段进口温度相等，在催化剂量相同的情况下，净转化率也按1至4段的顺序递减，第一段最大，第二段次之，第三段再次之，第四段最小。

(2)因第一段反应量大于第二段反应量， 所以1-2段间要取出的热量比 2-3段间要取出的热量 大，因而1-2段间需要的冷激量也大于 2-3段间需要的冷激剂量。

四、计算题：1解：Vr "m3，r.二 kC A , k 二 0.98 h ,C A0 二 2.1 kmol /1, X A 二 0.9一级不可逆反应:1 1 t ln(1—x Af ) ln(1 — 0.9) =2.35hk 0.98V r =Qo (t ' t o= Qo (2.35 ::*0.65) =1 Q o =1/3m 3 /h丙二醇的产量=Q 0 C A0 x Af = 1.89 1/ 3 = 0.63 kmol / h = 15.15 kmol / 日(2)采用定态下连续操作d p 乞 0.816 cm湖北XX 大学化学反应工程试题、选择题丙二醇的浓度=C A0X A 二 2.1 0.9 二 1.89 kmol / m Q 0X AfVr一 k(1 一 X Af )Q o 0.9 0.98(11一 0.9)所以 Q0=0.109m3/h1.89 =0.2058 kmol / h = 4.939 kmol / 日 丙二醇的产量=0.109 (3) 因连续釜在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，故产量低。

2•答：(1) E(t) = -1/200(t-20)(2) F(t) = -t2/400+0.1t_ 2 1 cr A =—=3(3) V = 2 m 1(4)多级串联模型参数 N = 2 ⑸无因次方差N 2 (6)2$(1-e -pe ) =0.5pe 22Pe Pe 二 2.56 =00112 = 0.00833 « -6 . 0.23tanh33*丿二 0.8试差，得=0.68d p k p _ d p 5— ~~6 Vo~2討“68k po A.ln (K 2/KJK2 «B.ln(KJ K 2)心一心 C.In (K 2/KJ10、 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间A.加料时间B.反应时间 t 0不包括下列哪一项C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间CH 4 +HQ 进料时无惰性气体，CO 与H 2以1 : 2摩尔比进料，则对于反应级数n > 0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 _________ _ A.平推流反应器B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器3一级不可逆液相反应A——2R, CA^2.30kmol/m,出口转化率X A=0.7，每批2、膨胀因子毛。

= 。

A. -2K 1一级连串反应A ------------------- ► PK 2B. -1C. 1 S 在间歇式反应器中，则目的产物D. 2P 的最大浓度C P ,maxA. K 2C A °(0尸C AO,.1/2 ~B . [(©/KJ +1]C A °(0)C.K1K 22 CA0D .[(心/心)1/2+1]23、P （目的） 目的产物P 与副产物S 的选择性Sp_n P — npon p — npon P n P04、 A n A0 — n AB.全混流反应器的容积效率A. v 0nA0n =1.时, B. =0C n s — n S0该反应的反应级数 nD.P 主)D n R - n R05、 对于单一反应组分的平行反应 降，则最适合的反应器为 _ A. 平推流反应器 C.多釜串联全混流反应器S副），其瞬间收率：P随C A增大而单调下B.全混流反应器D.全混流串接平推流反应器1、6、7、操作时间t+t o =2.O6h ，装置的生产能力为 50000 kg 产物R/天，M R =60，则反应器的体积 V 为 m 3。