化学反应工程试卷

2010—2011学年第二学期期末考试试卷

一、填空（20×1ˊ=20ˊ）

1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。

2、化学动力学方程一般用表达式 ri f(c,T)表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。

3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。填料综合性能评价最好的是 。

4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。

5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A，朗缪尔吸附等温方程： 。

6、搅拌器按 、 来进行选型。 气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用 。

k1k27、在系统中进行一连串反应 A B C，组分A 的生成速率方程

式： 、组分B的生成速率方程式： 。

8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。

9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式da

10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。

二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）

1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？

2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？

3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？

4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？

5、固定床催化反应器的床层空隙率 的概念？影响因素是什么？为什么空隙率 是固定床反应器的重要参数？

三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）

【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应，在5min内有40%的A分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？

【3-2】在总长为4m的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 f 1.8 10 5Pa s，流体的密度 f 2.46kg/m3。如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm，床层的堆积密度为754kg/m3，催化剂的表观密度为1300kg/m3，求：（1）催化剂床层的空隙率 ？（2）流体流动的修正雷诺数ReM ？（3）床层的压力降 p ？

【3-3】在体积VR 0.12m3的连续操作釜式反应器中进行反

R S，式中k 7m3/kmol min、k 3m3/kmol min，A、A B 应 k212

B两种物料以等体积加入反应器中，其中A摩尔浓度为2.8kmol/m3，B摩尔浓度为1.6kmol/m3。设反应前后系统密度不变，当B的转化率为75％时，（1）推导出该反应原料A的反应速率rA表达式？（2）求物料中A、B物料的流量？

【3-4】 在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为： CH3COOH + C4H93COOC4H9 + H2O

反应在恒温条件下进行，温度为373K，进料比为乙酸∶丁醇 = 1∶6（mol），以少量H2SO4为催化剂。当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A计）表

2示的动力学方程式为( rA) kcA。在上述条件下，反应速率常数k1

。k 0.015m3/(Kmol min),反应物密度 750kg/m3（假设反应前后不变）

若每天生产2400kg乙酸丁酯（不考虑分离等过程损失），（1）计算要求乙酸转化率xAf达到55%时，所需反应器的有效体积和反应器体积（取每批辅助时间为30min，取反应釜只数为1，装料系数 为0.7，乙酸分子量：60，丁醇分子量：74，乙酸丁酯分子量：116）？（2）若改用连续操作釜式反应器生产乙酸乙酯，乙酸转化率不变，求反应器有效体积和物料平均停留时间？（3）比较间歇操作釜式反应器和连续操作釜式反应器的有效体积、反应时间变化并说明原因？