一、填空(40分)
(1)气相反应A+3B→2C,则δA= δΒ= 。
(2)反应速率常数有时可以表为rA??dCA,前提是 。 dt(3)空间速度是指 ___________ ,
空间时间是指 __________。
(4) 反应具有最佳温度曲线,
最佳温度曲线是指 __________ 。
(5)多孔性球形颗粒10克,半径1cm,系由密度为4.0克/cm的材料制成。
则其孔容积Vg = ,孔隙率θ = 假密度ρ = 。
2(6)已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差???0.218,如果采用扩散模型,则
3
Pe=_______,如果采用多级全混流模型,则m=_______
(7)催化剂微孔内的气体扩散有____扩散,____扩散、____扩散、
及____扩散等多种形式。。
(8) 复合反应ALM
rL?2CArM?2C2A ,进料CA0=1mol/L, 反应进行至,
xA?0.5时, 瞬时选择性sL = 。如果该反应在在固体催化剂中进行时,由
于内扩散的影响,选择性会 。
t(9)
?E(t)dt?
0 ,F(?)?
,
F(0)?
。
(10)内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系:
外扩散和化学动力学控制时ζ 1,Φ 值较 ; 内扩散强烈影响时ζ 1,Φ值较 。
(11)CO中温变换反应器属于固定床里的 反应器。固定床按气体流动方向,
可以分为 和 反应器。
(12)某一级不可逆的气液反应过程,已知kL=104m/s, DL=1.5×109m2/s,
则当k 时,该反应属于快反应,反应区主要在 ,工业上可选用 反应器或 反应器;当k 时,该反应属于慢反应,这时反应区主要在 ,工业上可选用 或 反应器。
-
=
(13)对于平行反应A+BLM
2rL?1.0CACB,L为主产物,则适 2rA?2.0CACB宜的操作条件对CA和CB的要求是 。 (14) 返混是指
(15)测定停留时间分布最常用的示踪剂注入方法有 法和 法。 二、 简答题(20分)
(1) 简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。 (2) 根据缩芯模型,描述H2S和ZnO反应的宏观步骤。
(3) 对于快速的一级不可逆的气液反应,写出其宏观反应速率的表达式(指明
式中各参数的含义)。
(4)
对于一级不可逆的气固相催化反应,写出其宏观反应速率的表达式(指明式中各参数的含义)。
三、 计算题(每题10分,共40分。)
(1) 乙烯氧化生成环氧乙烷为银催化剂上的气固相催化反应,进入反应器的气体组成
(摩尔比):C2H4: 15%, O2 :7%,CO2 :10%,其余为Ar 、N2;出反应器气体
中现已知:C2H4 :13.1%,O2 :4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性及收率。(
C2H4?0.5O2?C2H4OC2H4?3O2?2CO2?2H2OC4H8)
(2) 丁烯制丁二烯
C4H6+H2,已知反应的步骤为
(A)C4H8?()?(C4H8)(B)(C4H8)?(C4H6)?H2(C)(C4H6)?C4H6?()
请分别导出(A)(B)(C)为控制步骤的均匀吸附动力学方程。
(3) 在活塞流反应器中进行等温、体积不变的一级不可逆反应,则出口转化率可达
0.96,现保持反应条件不变,但将反应改在: (a)相同体积的全混流反应器中,
(b)等体积串联的两个全混流反应器(总体积与活塞流反应器相等)中。 (c)相同体积的间歇反应器,反应时间与辅助时间之比为5:1 试分别计算所能达到的转化率。
(4)某全混流反应器体积为100L,物料流率为10 L/s。
(a)试分别求出在反应器中逗留时间为9~11s、小于10s、大于10s的物料在总进料中所占的比例。
(b)用脉冲法注入示踪剂,其出口浓度用C(t)表示,假设C(0)为已知,试写出C(t)这个
函数的表达式。并指出0
??C(t)dt的值。
一、填空(40分)
(1)-2,-2/3
(2) 等容 。
(3)单位时间内,流过多少个反应器体积的物料(其它正确表达方式也可 ) ,
物料流过反应器所需要的时间(其它正确表达方式也可 )______。
(4) 可逆放热反应
不同转化率下的最佳温度所形成的曲线
(5)Vg = 0.169 cm/g ,θ = 0.403 ρ = 2.39g/cm3 。 (6)Pe=_9.17__, m=_4.59____
3
(7)分子扩散,努森Knudsen扩散、表面扩散、构型扩散 (8) sL = 2/3 。会 增高 。
t(9)
?E(t)dt?F(t)
0 ,F(?)?1, F(0)?0。
(10)外扩散和化学动力学控制时ζ → 1,Φ 值较 小 ;
内扩散强烈影响时ζ << 1,Φ值较 大 。 (11)多段绝热反应器。轴向和 径向反应器。
(12)某一级不可逆的气液反应过程,已知k=104m/s, DL=1.5×109m2/s,
则当k >>20/3 时,该反应属于快反应,反应区主要在 液膜 ,工业上可选用 填充床反应器或 降膜 反应器;当k <<20/3 时,该反应属于慢反应,这时反应区主要在 液相主体 ,工业上可选用 鼓泡床 或 搅拌鼓泡床 反应器。
(13) CA 低 CB 高 。
-
=
(15) 不同年龄粒子之间的混合 (15) 阶跃 法和 脉冲 法。 四、 简答题(20分) (5) 要点:
PFR: 流动如活塞,各参数轴向有变化,径向无变化,返混为0 CSTR:瞬间完全混合,参数无变化,返混为最大 (6) 要点:
①H2S外扩散;②H2S内扩散;③H2S与ZnO在未反应芯表面上反应; ④H2O内扩散;⑤H2O外扩散。 (7)
(rA)g=CAg11?kGSeksSigζ
(8)
N?KG(pG?p*)?KL(C*?CL) 111??KGkG?HkL11H??KL?kLkG五、 计算题(每题10分,共40分。)
(4) 以100mol进料为基准,以α、β表示环氧乙烷及二氧化碳的生成量, 进口 出口 C2H4 15 15-α-β/2 O2 7 7-α/2-3β/2 C2H4O 0 α CO2 10 10+β H2O 0 β 惰 68 68 总计 100-α/2 进行物料衡算,结合出口条件可知:
15????/2?0.131100??/2 则可求得α=1.504mol,β=0.989mol
7??/2?1.5??0.048100??/2乙烯反应量:1.504+0.989/2=1.9985mol 转化率:1.9985/15=0.1333 收率:1.504/15=0.1003
化学反应工程考试试卷及答案
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