化学反应工程0411121-2期末A-答案.docVIP

（勤奋、求是、创新、奉献） 2014～ 2015学年第 2学期考试试卷 主考教师： 王远强 学院 化学化工学院 班级 __________ 姓名 __________ 学号 ___________ 《化学反应工程》课程试卷A参考答案及评分标准 （本卷考试时间120分钟） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总得分 题分 12 12 20 10 10 10 12 14 100 得分 一、不定项选择题 1、2 ① 。 ①增加 ②不变 ③减小 ④其它 2、。 、CSTR反应器中S形放热曲线，在高温区的特征是 ③ ；颗粒催化剂的S形放热曲线，高温区的特征是 ① 。 ①扩散控制 ②动力学控制 ③反应物耗尽 ④转化率较小 4、关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述错误的是 ② 。 ① 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的 ② 理想的间歇式反应器和全混流反应器的内涵是一样的，都是反应器内温度和组成相同。 ③ 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽都是反应器内温度和组 成处处相同，但前者随着时间的变化温 度和组成可能都发生变化，而后者则不随时间变化 ④ 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后者为无穷大 5、 二、填空题 1、平行反应主副反应均为一级不可逆反应，若主反应活化能大于副反应活化能，则目标产物的 选择性 浓度 无关，仅是 温度 的函数。 2、反应活化能就是 反应物 分子“激发”为活化分子所需的能量，因此，活化能的大小是表征 化学反应进行难易程度 的标志。 3、当反应级数为 非零、非一级 时，流体的微观混合影响反应的速率，当反应级数大于一级时，宏观混合速率 大于 （大于、等于或小于）微观混合速率。 4、非理想流动现象常包括 滞留区的存在 、存在沟路和短路、 循环流 、流体流速分布不均匀以及扩散等。 5、某二级不可逆气-固相催化反应，（Cb为气体主体相浓度，Ces为催化剂颗粒外表面浓度），则颗粒外扩散有效因子η1为 0.25 ，外扩散影响程度 较高 。 6、按双膜论，在气液反应中，反应物A在气相，反应物B在液相，若反应为极快反应，且CBL=CBL*(CBL* 为临界浓度)，则反应面位置 在液膜界面上 ，这时CAi 表示A组分在液膜内的界面浓度 (下标i表示界面)。 三、简述题 1、简述阶跃法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 阶跃法是当设备内流体达到定态流动后，自某瞬间起连续加入示踪物流，然后分析出口流体中示踪物浓度随时间的变化，以确定停留时间分布。（3分） （2分） 2、请说明返混定义、产生原因以及限制返混的措施。 返混：具有不同停留时间物料的混合形成返混。（1分） 返混产生的原因：（1）反应器内速度不均匀的物料混合，如流速分布；（2）反应器中的环流，如搅拌浆的流速分布。（2分） 限制返混的措施：（1）强化速度分布的均匀性（2）横向分割（3）纵向分割（4）放置填料等。（2分） 3、自催化反应如何进行最优反应器组合？用图示简要说明。 最优的反应器组合就是先用一个全混流反应器，控制在最大速率点处操作，然后接一个平推流反应器。 CACA,OPT,τCSTRτPFR CACA,OPT,τCSTRτPFR 返混有利，尤其是在开始阶段，采用CSTR操作（3分） （2分） 4、CSTR中进行一级不可逆均相放热反应，如何判定操作点？如釜中进行某串联反应，要求控制的转化率为不稳定操作点对应的转化率，应如何进行操作？ （1分） 图中A和C为稳定的操作点，B为不稳定操作点，由于A点转化率较点，实际中常在C点进行操作。CSTR的热稳定条件为：，即放热速率应小于移热速率。（2分） 如要求控制的转化率为不稳定操作点对应的转化率，此时为了满足热稳定条件，必须提高冷却介质温度，并相应地增大UA，使移热线上移。（2分） 四、某化学反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，求该反应的活化能（设浓度不变）。 解：设该反应物浓度为CA，反应级数为n，反应速率常数为k 则 反应的速率（2分） 450℃时，（2分） 400℃时，（2分） 由题意：（2分） （2分） 五、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（反应均为一级）：CH3COOHCH2=CO + H2O（主反应）；CH3COOHCH4 + CO2（副反应），已知在916℃时的k1=4.65 s-1，k2=3.74 s-1，t=0时，乙烯酮和甲烷浓度均为0。试计算： （1）99%的醋酸反应掉所需的时间；（2）在此反应