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1、化学反应工程试题 XXX大学化学反应工程试题 B（开）卷 （答案）20112012 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 P(1) 和 A 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 ) 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(2) 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) 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 2 为( B ) A 1.0 B. 0.25 C
2、0.50 D0 3对一平行连串反应 RA QPA )3( )2()1( ，P为目的产物，若活化能次序为：E2 -r A2 B -rA1 = -rA2 C -rA1 a2 。 Aala2 BalE2 4从反应器停留时间分布测定中, 求得无因次方差 98.0 2 , 反应器可视为全混流反应器 又若求得无因次方差 02.0 2 , 则反应器可视为活塞流反应器。 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AP，若大釜在先， 小釜在后，出口转化率为xA1，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为xA2，两种情况下，进料 流速、进料浓度和反应温度均相同，比较xA1和 xA2的相对大小为 x
3、A1b （2）二级反应，等温操作。aE2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？ QBA PBA k k 2 1 2 2 25. 0 2 5 .02 1 BAQ BAP CCkr CCkr 2 )1(RRBBAA BBAAS PKPKPK PKPKk r 答：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 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从反应器进口处加入，B沿管长多处加入； (3) 若 E1E2，则反应温度应采用高温。 2. 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
4、. 若 n0, 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 ? 解:(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：（第 1，2 题均为 12 分，第 3 题为 14分，共 38 分
5、） 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： 23223 H COCHCHH OH COHCHOHCH 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？ 解： 31 0 1,0.98,2.1/ ,0.9 rAA
6、AA VmrkCkhCkmol l X （1）一级不可逆反应： hmQ QttQV hx k t r Af /3/1 1)65.035. 2()( 35.2)9 .01ln( 98.0 1 )1ln( 1 3 0 000 丙二醇的浓度= 3 0 2.10.91.89/ AA CXkmol m 丙二醇的产量= AfA00 xCQ 1.89 1/ 30.63/15.15/日kmol hkmol (2) 采用定态下连续操作 0 0 0.9 1 (1)0.98(10.9) Af r Af Q XQ V kX 所以 Q0=0.109m 3/h 丙二醇的产量=0.109 1.890.2058/4.939/
7、日kmol hkmol （ 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. 对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在Q300L/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： E(t) /min 1 （1）E(t) （2）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？ (5) 无因次方差 2 为多少？ （6）轴向扩散模型参数 Pe为多少？ 0 10 20 t/min 答： （1）E(t) -1/200(t-20) (2）F(t) -t 2/400+0.1t （3）V 2 m 3
8、（4）多级串联模型参数N 2 (5) 无因次方差 2 11 2 N （6）2.56Pe 5 .0)e-(1 Pe 2 - Pe 2 Pe- 2 2 3某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150下，测得 kP=5s -1 , 有效扩散系数DeA=0.2cm 2/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？ 解： cmd d d D kd 1 (2) 1 D kd P P P eA PP eA PP 816.0 68. 0 6 5 2 .0 5 66 68.0 8 .0 3 1 3tanh 1 3 1 00833.0 2.0 5 6 01.0 6 )1( 试 差 ， 得 湖北XX 大学化学反应工程试题 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO 与 2 H 以12摩尔比进料，则 膨胀因子 CO =_A_。