2010—2011学年第二学期期末考试试卷一、填空（20×1ˊ=20ˊ）1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。

2、化学动力学方程一般用表达式),(T c f r i =±表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。

3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。

填料综合性能评价最好的是 。

4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。

5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A ，朗缪尔吸附等温方程： 。

6、搅拌器按 、 来进行选型。

气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用 。

7、在系统中进行一连串反应 ，组分 A 的生成速率方程式： 、组分B 的生成速率方程式： 。

8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。

9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式a d = 。

10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。

二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？12k k A B C −−→−−→3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？5、固定床催化反应器的床层空隙率ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε是固定床反应器的重要参数？三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C ，在5min 内有40%的A 分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？【3-2】在总长为4m 的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m 2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 ，流体的密度 。

如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm ，床层的堆积密度为754kg/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eM R ？（3）床层的压力降p ∆ ？32.46/fkg m ρ=51.810fPa s μ-=⨯【3-3】在体积312.0m V R =的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中min /731•=kmol m k 、m in /332•=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。

设反应前后系统密度不变，当B 的转化率为75％时，（1）推导出该反应原料A 的反应速率A r 表达式？（2）求物料中A 、B 物料的流量？【3-4】 在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为： CH 3COOH + C 4H 9OH CH 3COOC 4H 9 + H 2O反应在恒温条件下进行，温度为373K ，进料比为乙酸∶丁醇 = 1∶6（mol ），以少量H 2SO 4为催化剂。

当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A 计）表示的动力学方程式为2)(A A kc r =-。

在上述条件下，反应速率常数30.015/(min)k m Kmol =•,反应物密度3/750m kg =ρ（假设反应前后不变）。

若每天生产2400kg 乙酸丁酯（不考虑分离等过程损失），（1）计算要求乙酸转化率Af x 达到55%时，所需反应器的有效体积和反应器体积（取每批辅助时间为30min ，取反应釜只数为1，装料系数ϕ为0.7，乙酸分子量：60，丁醇分子量：74，乙酸丁酯分子量：116）？（2）若改用连续操作釜式反应器生产乙酸乙酯，乙酸转化率不变，求反应器有效体积和物料平均停留时间？（3）比较间歇操作釜式反应器和连续操作釜式反应器的有效体积、反应时间变化并说明原因？12k k A B R S −−→++←−−化学反应工程试卷二I.填空题1.化学反应工程是一门研究______________的科学。

2.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应_______。

3. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

4.全混流反应器的移热速率r Q =______________。

5.)全混流反应器的返混_______。

6.介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。

7.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。

8.气-固相催化反应的内扩散模数=S φ_______，它是表征内扩散影响的重要参数。

9.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结的。

10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。

11.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。

12.在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。

13.描述流化床的鼓泡床模型，它相当于mfU U /0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。

14.双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总阻力等于双膜传质阻力的加和。

II.单项选择1.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。

A. 1B. 2C. 3D. 42.一级连串反应AS K 12P在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。

A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C.122)(120K K K A K KC - D.22/1210]1)/[(+K K C A3.轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。

A. 闭-闭B. 开-闭C. 闭-开D. 开-开4.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。

A. 0B. 0.5C. 1D. 25.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=-，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为_______。

A. ≈0B. =1C. →3D. ≈16.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数em S V S D C k R /1-=φ值的大小反映了表面反应速率与_______之比。

A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率7.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。

A. 粒子与流体间有温度差B. 粒子与流体间无温度差C. 床层径向有温度梯度D. 床层轴向有温度梯度8.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。

A. 粒子与流体间有浓度差B. 粒子与流体间无浓度差C. 床层径向有温度梯度D. 床层径向有浓度梯度9.流化床反应器中的操作气速U 是根据具体情况定的，一般取流化数tU 0在_______范围内。

A. 0.1～0.4B. 1.5～10C. 10～15D. 0.4～1.510.下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。

A. 各参数均为恒值B. 参数值不随床高而变C. 参数值与气泡大小无关D. 参数值与气泡大小有关III.简答题1.对于可逆放热反应如何选择操作温度？2.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？3.简述气-液反应的宏观过程：A （g ） + bB （l ）→ 产物（l ）？4.简述固定床反应器的优缺点？5.简述流化床反应器的缺点？6.简述气-液相反应器的设计所包含的内容？IV.计算题1.醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：OH CO CH COOH CH k 2231+=−→−2432CO CH COOH CH k +−→−已知在916℃时121174.3,65.4--==s k s k ，试计算：1）99%的醋酸反应掉的时间；(6分)2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。

（4分）2.平行反应AP(主)S(副)，其中A PC r 2=，2A S C r =，已知l mol C A /0.20=，00==A P C C ，求在平推流反应器中的m ax,P C ？3.在一容积为2.5m 3的间歇釜中进行均相反应A + B → P ，为防止产物P 在高温分解，反应维持在75℃等温操作，s l kmol C kC r B A A ⋅=-/，s kmol l k ⋅=/78.21，活化能mol kJ E /611.4=。

当反应物A 和B 的初始浓度均为l mol C C B A /400==，A 的转化率80.0=A x 时，该间歇釜平均每分钟可处理0.684kmol 的反应物A 。

今若把反应移到一个管内径为125mm 的理想管式反应器中进行，若将温度提升到85℃等温操作，且处理量与所要求达到的转化率均与间歇反应时相同，求所需的管式反应器长度。

4.(10)应用脉冲示踪法测定一容积为12 l 的反应装置，进入此反应器的流体流速m in/0.80l v =，在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A ，并同时测其出口物料中A 的浓度C A 随时间的变化，实测数据如下： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 C A （g/l ）0 355421试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2θσ。

5.(5)某一液相分解反应，若已知其反应动力学为A A kC r =-，1min 307.0-=k ，当平均停留时间为15min 时，当多级全混流模型可用时，其211.02=θσ，求其最终转化率为多少？答案1.化学反应的工程问题2.提高温度3.ap 4.)()1(000P m P c v UAT T c v UAT ρρ+-+5.最大6.部分凝集态7.愈小8. em S V D C k R1- 9.范德华力、化学键力 10.拟均相一维 11.拟均相、非均相 12.传热、控制气泡聚、减少颗粒带出 13.＞6～11 14.串联的稳定的双膜分子扩散过程1.B2.B3.D4.C5.A6.C7.A8.A9.A 10.C1.对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；（②分）2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；（②分）3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。