题目

(1)双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成阻力等于双膜传质阻力的加和。_________________的叠加,相间传质总II.单项选择1.(2)全混流反应器中有 _个稳定的定常态操作点。A. 1B. 2C. 3D. 4K1K 22.(2)一级连串反应 APS在全混流釜式反应器中, 则目的产物 P 的最大浓CP ,max度_。K2K 2K1C A0[( K 2 / K1)1/2 1] 2K 2CA0[( K 1 / K 2 )1 /2 1] 2CA0( )KK1CA0 ( )K 2K1K 12K2A.B.C.D.3.(2)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 -闭反应级数 n=_时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。B. 0.5 C. 1 D. 2C.闭-开D.开 -开4.(2)A. 0dkdCimddt5.(2)催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为,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 _。→ 3A.≈ 0B. =1C.D.≈ 1R k V C Sm1/ D e6.(2)催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数S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.(2)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C.床层径向有温度梯度B.粒子与流体间无温度差床层轴向有温度梯度D.8.(2)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_。粒子与流体间无浓度差床层径向有浓度梯度A.粒子与流体间有浓度差C.床层径向有温度梯度B.D.UU 0 ut在 _9.(2)流化床反应器中的操作气速0是根据具体情况定的,一般取流化数范围内。A. 0.1~ 0.4B. 1.5~ 10C. 10~ 15D. 0.4~ 1.510.(2)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参数值与气泡大小有关C.参数值与气泡大小无关D.III. 简答题1.(5)对于可逆放热反应如何选择操作温度?2.(5)简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类?3.(5)4.(5)5.(5)简述气 -液反应的宏观过程:简述固定床反应器的优缺点?简述流化床反应器的缺点?A( g) + bB( l)→产物( l)?6.(5)简述气 -液相反应器的设计所包含的内容?IV. 计算题1.(10)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:k1k2CH 3COOHCH 2 CO H 2OCH 3COOHCH 4 CO2已知在 916℃时k1 4.65s 1,k2 3.74s 1,试计算:(6分 )1) 99%的醋酸反应掉的时间;2)在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。( 4分)2.(5)P(主 )A2C A02.0mol /l,rP 2C ArSC平行反应S(副 ) ,其中,A,已知

(1)双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成

阻力等于双膜传质阻力的加和。

_____________________的叠加,相间传质总

II.单项选择

1.(2)全混流反应器中有 _______个稳定的定常态操作点。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

K 2

2.(2)

一级连串反应 A

S在全混流釜式反应器中, 则目的产物 P 的最大浓

CP ,max

度

_______。

K 2

C A0

[( K 2 / K1)1/2 1] 2

K 2

CA0

[( K 1 / K 2 )1 /2 1] 2

CA0( )K

CA0 ( )K 2

K 1

3.(2)

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

开 -闭

反应级数 n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。

B. 0.5 C. 1 D. 2

闭-开

开 -开

4.(2)

A. 0

kdCim

5.(2)催化剂在使用过程中会逐渐失活,

其失活速率式为

,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 _______。

→ 3

A.≈ 0

B. =1

≈ 1

R k V C Sm

/ D e

6.(2)

催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数

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

内扩散速率

实际反应速率

7.(2)

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

C.床层径向有温度梯度

粒子与流体间无温度差

床层轴向有温度梯度

8.(2)

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

_______。

粒子与流体间无浓度差

床层径向有浓度梯度

A.粒子与流体间有浓度差

C.床层径向有温度梯度

U 0 ut在 _______

9.(2)流化床反应器中的操作气速

0是根据具体情况定的,

一般取流化数

范围内。

A. 0.1~ 0.4

B. 1.5

~ 10

C. 10

~ 15

D. 0.4

~ 1.5

10.(2)

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

参数值不随床高而变

参数值与气泡大小有关

C.参数值与气泡大小无关

III. 简答题

1.(5)对于可逆放热反应如何选择操作温度?

2.(5)

简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类?

3.(5)

4.(5)

5.(5)

简述气 -液反应的宏观过程:

简述固定床反应器的优缺点?

简述流化床反应器的缺点?

A( g) + bB( l)→产物( l)?

6.(5)简述气 -液相反应器的设计所包含的内容?

IV. 计算题

1.(10)

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:

CH 3COOH

CH 2 CO H 2O

CH 3COOH

CH 4 CO2

已知在 916℃时

k1 4.65s 1,k2 3.74s 1,试计算:

(6分 )

1) 99%的醋酸反应掉的时间;

2)在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。

( 4分)

2.(5)

P(主 )

C A0

2.0mol /l,

rP 2C A

平行反应

S(副 ) ,其中

,已知

题目解答

答案

(1)串联的稳定的双膜分子扩散过程

1.(2) B2.(2) B3.(2) D4.(2) C5.(2) A6.(2) C7.(2) A8.(2) A9.(2) A10.(2) C1.(5)

1)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。

2.(5)通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。

(①分)

(①分)所谓物理示踪是指采

用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统,

示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。

踪剂输入方式的不同大致分为四种:脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。

通过观测该

(②分)根据示

(②分)

3.(5) 1)反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面,在界面上假定达到气液相平衡;②

分 2)反应物气相组分 A从气液相界面扩散入液相,并在液相内反应;①分

3)液相内的反应产物向浓度下降方向扩散,气相产物则向界面扩散;①分

4)气相产物向气相主体扩散。①分

4.(5)凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。

(①分) 1)催化剂在床层内不易磨损;

混式反应器相比,用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力;

固定床中的传热较差;(①分) 4)催化剂的更换必须停产进行。 (①分)

(①分) 2)床层内流体的流动接近于平推流,与返

(①分) 3)

5.(5) 1)气流状况不均,不少气体以气泡状态经过床层,气

-固两相接触不够有效;(①分)

2)粒子运动基本上是全混式,因此停留时间不一。 (①分)在以粒子为加工对象时,影响产

品质量的均一性,(①分)且粒子的全混造成了气体的部分返混,影响反应速率和造成副反

应的增加;(①分)

3)粒子的磨损和带出造成催化剂的损失,并要设置旋风分离器等粒子回收系统。

6.(5)首先是根据气 -液反应系统的动力学特征来选择正确的反应器型式,

(①分)

(②分)然后结合

反应器特性来确定能满足给定生产任务的反应器几何尺寸。

(③分)

x和 y,初始为 C A0,则

1.(10)解:设在时间

t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为

k1(C A0 x y)

①分

k2(C A0 x y)

d( x y)

(k1 k2)(C A0 x y)

相加得

①分

d(x y)

(k1 k2 )dt

C A0 (x y)

将其积分

C A0

(k1 k2)t

C A0 (x y)

②分

①分

1)当转化率为 99%时

x y 0.99C A0

0.549s

4.65 3.74 1 0.99

2)瞬时选择性为

①分

x k1

4.65

3.74

y k2

积分得

②分

①分

55.4%

r P

dCP

2 CA

dCA

2.(5) 解:

①分

对上式进行积分得

C A

C P

dC A

CA 0 2 C A

①分

C A

0时,产物 P的浓度最大

当

∴

①分

C P,max

dC A 2ln 2 1.386mol / l

2 C A

②分

3.(10)解:根据阿累尼乌斯公式

k k0e E / RT

①分

ln k1 E 1 1 )

(

R T T

2 1

故

k 2 6.633l / mol s

求得

①分

C A0

CB0

4mol / l,且为等摩尔反应,故

因为

dCA

rA kCACB kC kC (1 xA ) 2

①分

在间歇反应器中所需的反应时间为:

CA dCA 1 1

1 )

(

C A0

k CA C

k C A0 (1 xA)

①分

t 151s 2.5min

带入得

①分

此反应时间应等于在理想管式反应器中的停留时间,即

2.5min①分

FA0 0.684

171l /min

0.004

C A0

①分

v0 171 2.5 428l 0.428m 3

①分

/ 4D 2

35m

管长

4.(10)解:首先对实验数据进行一致性检验,此时应满足:

CAdt

100

0.8

①分

[0 2(5 4 1) 4(3 5 2 0)] 100

∴实验数据的一致性检验是满足的。

t 2 E(t)dt t 2

∵

②分

V 12

15(min)

0.8

其中

①分

②分

由数据计算得如下表:

t( min)

E( t) =C

t 2E( t)

0.01

0.03

0.75

0.05

11.25

0.04

0.02

12.5

t 2E(t)dt

[0 2(5 16 9) 4(0.75 11.25 12.5 0)] 263

①分

263 (15)2 38

∴

0.169

t 2