文档介绍：《化学反应工程》试题
XXX大学
化学反应工程
试题B(开)卷
(答案)2011-2012学年第一学期
一、单项选择题：(每题2分，共20分)1 .反应器中等温进行着 A-P(l)和A-R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应相复合反应,若为使目的产物P的选择性高，应选择:(1) (2)若采用间歇反应釜，其加料方式为?若采用管式反应器，其进料方式为？
若E1>E2，则反应温度应尽可能采用高温或低温?答：为使目的产物P的选择性高，应选择:(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为
若采用管式反应器，其进料方式为A 一次性加入，B连续滴加；
；A从反应器进口处加入，B沿管长多处加入
若E1>E2，则反应温度应采用高温。器中进行n级不可逆反应，各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反 >0,试问(1) (2)哪一段的净转化率最大?哪一段最小？若段间采用冷激方法进行降温，试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间
哪处需加入的冷激剂量多?为什么？解：(1)虽然各段进口温度相等，在催化剂量相同的情况下，净转化率也按1至4段的顺序递减，第一段最大, 第二段次之,第三段再次之，第四段最小.(2)因第一段反应量大于第二段反应量，所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出的热量大，因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量.
四、计算题：(第1 , 2题均为12分，第3题为14分，共38分)
］m3的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1 , 2 :
H2COCHCH3 + H2O — H2COHCHOHCH3
该反应对环氧丙烷为一级，对水为零级，反应温度下反应速率常数等 -l , ,环氧丙烷的最终转化率为90%。 ( 1 )若采用间歇操作，，则丙二醇-1 , 2的日产量是多少？( 2 )有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1 , 2的日产量又是多少？( 3 )为什么这两种操作方式的产量会有不同？解：Vr=lm,rA = kCA/k = 8h 3-1
,CA0 =
2A+B—1tP —
k
(1 )—级不可逆反应:
t = - 1 k ln( 1 - x Af) = - 1 ln( 1 - ) = 2 . 35 h
A + 2B — 2tQ —
k
A
=0 .9
Vr = Q0(t + t0) = Q0( + ) = lQ0=l/3m
3
/h
A
丙二醇的浓度=CA 0 X
= = 9kmol/m
3
丙二醇的产量=Q 0 C AO x Af = x 1 / 3 = km ol / h =
5 km ol /日(2)采用定态下连续操作
Vr =
QOX
Af Af
k(l -X
=)
Q 0 x 0 .9 0 .9 8(1 - 0 .9 )
=1
所以 Q0= 丙二醇的产量= x = km ol / h = km ol /日(3 )因连续釜在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，故产量低。，在 Q = 300L/min下，得到E(t) ~ t关系如下图所示。由于该图放置已久，纵坐标模糊不清。试根据E(t)函数性质确定并计算:(1) E(t)
(2 ) F(t) ( 3 )该反应器体积为多少？( 4 )多级串联模型参数N为多少？(5)无因次方差o 0为多少？( 6 )轴向扩散模型参数Pe为多少？ 0 t/min 答：(1) E(t) = (2 ) F(t) = ( 3 ) V = -l/200(t-20) -t2/ 400+ m3 10 20
2
E(t) /min
-1
(4 )多级串联模型参数N = 2 (5)无因次方差
0o0 =
2
O0 =
2 Pe
2
N
Pe
2
1 2
(1 -e
-Pe
)=0 .5
(6 ) Pe = 3 .某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150°C 下，测得kP=5s-l,有效扩散系数DeA=：(1 )当颗粒，内扩散影响是否已消除？( 2 )欲保持催化剂内，则颗粒直径应不大于多少？
(ldpkp
6
5 0 .2
=0 ・ 00833 < <
1