发布时间 : 星期四 文章南京工业大学 反应工程期末考试 试题(A)更新完毕开始阅读93ad6513650e52ea551898fe
南京工业大学 反应工程 试题（A）卷（答案）
20０5--20０6学年第 一 学期 使用班级 工2001（１）～（１０）
名 姓 号 学 级 班
题号 得分 一、选择题：（正确答案可能不止一个）（每题2分，共20分） 1．反应器的类型不同，则( B )也将不同。
A．反应动力学 B．传递特性 C．反应的相态 D．反应可逆性 2．等温恒容下进行各步均为一级的不可逆串联反应
k1k2 如保持相同的转化率xA，调节反应温度使 A???P（主产物）???R（副产物） 总分 k2/k1降低，则P的收率将（A）
A．增大 B．减小 C．不变 D．先增后减
3．乙苯在催化剂上脱氢反应生成苯乙烯，经过一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个（B）反应。
A．慢速 B．可逆 C．自催化 D．不可逆
4.全混流反应器进行放热反应时，要使反应操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件（C）。
A．移热速率>放热速率 B．移热速率<放热速率 C．移热速率随温度变化率>放热速率随温度变化率 D．移热速率随温度变化率<放热速率随温度变化率 5.等温一级不可逆液相反应，采用下列三种放案进行： （1）一个间歇反应釜，容积V1（仅考虑反应时间） （2）一个平推流反应器，容积V2
（3）两个等体积全混流反应器串联，总容积V3
上述三种情况反应温度、进料处理量及转化率均相同，则容积比较为（B）
A．V1< V2< V3 B．V1= V2< V3 C．V2< V1< V3 D．V2< V1= V3 6.等温液相反应
A?B?P rP?k1CACB2A?R rR?k2C2A，P为目的产物，有下面四种方案可供选择：
（1）间歇釜式反应器，A和B一次性加入 （2）半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加 （3）半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加 （4）全混流反应器 从提高P的收率着眼适宜选用（C）
A．（1） B．（2） C．(3) D．（4） 7.由示踪法测得一反应器的停留时间分布密度函数E(t)?0.1exp(?t/10)min，可判断该反应器的流型为（B）
A．平推流 B．全混流 C．轴向扩散 D．多极混合 8.气固催化反应本征速率是指排除（C）阻力以后的反应速率。
A．外扩散阻力 B．内扩散阻力 C．内外扩散阻力 D．吸附和脱附阻力 9. 所谓固定床积分反应器是指反应物一次通过后，转化率大于( B )的情况。
?1 1
A．10％ B．25％ C．40％ D．50％
10.用硫酸吸收氨气的气液反应，若硫酸浓度大于临界浓度，则该过程的宏观反应速率的阻力主要集中在( A )
A．气膜内 B．相界面 C．相界面和气膜内 D．液膜内 二、填空题（每题5分，共30分）
1．一气固催化反应A2?B?R，若反应机理为：
A2?2??2A?B???B?R??R??则本征反应速率方程为： r?A??B??R???，此步为控制步骤
ksKBpBKApA(KApA?KRpR?KBpB?1)k1A???P 2 . 2．一液相复合反应
A???Q k1均为一级不可逆反应，在单一连续釜中等温反应，已知该反
应温度下，k1?7k2，问当最终反应转化率为80%时，目的产物P的瞬时选择性为0.875 ，总选择性为0.875 。
3.要使固定床反应器所用催化剂量最少，对简单不可逆反应，应尽可能在高温 温度下操作；对可逆放热反应，应尽可能在最佳 温度下操作；对可逆吸热反应，应尽可能在高温 温度下操作。
4.
1对xA的曲线上存在极小值的情况是可逆放热 反应和自催化 反应的特征。
(?RA)5．已知一实际流动反应器，Pe?20，该反应器若用多级混合模型描述，则模型参数N=10.53。 6.可逆放热反应A?P，在四段绝热式固定床中进行，床层温度与转化率的关系如图所示。试比较各段床层的：
（1）进出口温度大小：
（2）催化剂用量多少：W1?W2?W3?W4
（3）若整个床层以T4等温操作，则催化剂总装填量比原来增多 （假定各段绝热温升相同）
三、问答题：（每题6分，共12分）
1. 均相CSTR反应器中，放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点、中温区交点、低温区交点的特征分别是什么？工业上一般选择什么区交点为操作点？为什么？ 解：高温区交点：热稳定点，反应温度高，反应速度快，能达到的转化率高
中温区交点：热不稳定点
低温区交点：热稳定点，反应温度低，反应速度慢，能达到的转化率低
工业上一般选择高温区交点为操作点，因为反应温度高，反应速度快，能达到的转化率高
2
2．为什么说对于反应级数大于零的反应，反应温度越高，消除内扩散影响所需的粒度越小？反应物浓度越高，消除内扩散影响所需的粒度越小？ 解：??L??1kp2DeA?1C?AS
T??kp???????，为了使??，必须使L???????
同理CAG??CAS???????，为了使??，必须使CAG??CAS???????
五、计算题：（第1、2题均为12分，第3题为14分，共38分）
1. 在一反应体积为3m3的CSTR中等温进行下列液相反应：
A?B?P2A?QrP?1.6CArQ?0.2C2Akmol/m3.hkmol/m.h3
rP及rQ分别为产物P和Q的生成速率，P为目的产物。反应用的原料为A和B的混合液，其中
CA0?2kmol/m3，每小时处理混合液6m3。求:反应器出口A,P,Q的浓度，P的收率及总选择性。
解：(?RA)?rP?rQ
??CA0?CAVrCA0?CA???3/6h?1 2Q0(?RA)1.6CA?0.4CA?CA?1kmol/m3
??VrCPCPCP????3/6h?1 Q0RP1.6CA1.6?1CP?0.8kmol/m3
??CQVrCQCP?1 ????3/6h22Q0RQ0.2CA0.2?1CQ?0.1kmol/m3 YP?CP?0.4 CA0YP?0.8 xASP? 3
2.已知一闭式液相反应器在流量位5L/s下进行脉冲示踪，测得停留时间分布密度函数为
1?20?1（1）平均停留时间；（2）该反应器的反应体积为多少？（3）E(?),F(?)和E(t)?es，试求：
20t??2 （4）若将该反应器用多釜串联模型描述，其模型参数N为多少？
???1解： （1）t??0tE(t)dt??0te20dt?20s
20t（2）??t?0.5min
Vr?Q0??5?20?10L0
?t20（3）E(?)?20E(t)?e?e??，全混流反应器
F(?)?1?e??
2??＝1
模型参数N＝1
3. 一级气固催化反应A(g)???R(g)，在消除了内、外扩散阻力后，测得如下数据： T（℃） CA(kmol/m) (?RA)(kmol/mcat.s)
400 1 0.1 450 1 2
3
现将这种催化剂装在固定床中进行等温反应（400℃），可视为活塞流。在进料流量为3.6m/h（此时外扩散可忽略不计）时，反应器出口转化率为80%。已知催化剂装填量为200kg，颗粒密度（1）400℃时的内扩散有效因子的值；（2）若将反应温度提高到450℃，进行?p?2000kg/m3，求：等温反应，出口转化率仍为80%，求催化剂装填量。 解：（1）400℃时，kp?33cat(?RA)0.1??0.1s?1 CA1W/?pQ0CA0即：
??xAf0dxA
?kpCA0(1?xA)?ln(1?xAf)
?kpW/?pQ0?200/2000?ln(1?0.8)?
3.6/3600??0.1
4
??0.16，属于严重内扩散。
（2）温度升高到450℃时，仍属于严重内扩散
k,p?2/1?2s?1
?,?kp???,?k,?0.22 pW,?kp10.W?1?,k,??0.2236 p0.222W,?0.2236W?44.72kg
5