三、简答题
1.答：
（1）若采用间歇反应釜，其加料方式为A一次性加入,_B连续滴加
（2）若采用管式反应器，其进料方式为A从反应器讲口处加入,__B沿管长多处加入
（3）若E1>E2，则反应温度应采用高温。
2.答：
（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：
31
［解.V1m,rAkCA,k0.98h,CA02.1kmol/1,XA0.9
1
1
t
厂叫1
XAf
）
ln（1
0.9）2.35h
k
0.98
Vr
Q0（t
t0）
Q°（2.35
0.65）
1
Qo
1/3m
3/h
一级不可逆反应：
丙二醇的浓度=CaoXa
2.1
0.9
1.89kmol
丙二醇的产量=Q0CA0xAf=1.89
1/30.63kmol/h15.15kmol/日
（2）采用定态下连续操作
Vr
Q0XAf
k（1XAf）
Q00.9
0.98（109）
1
所以Q0=0.109m3/h
丙二醇的产量=0.109
1.89
0.2058kmol/h4.939kmol/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。
2.答：
（1）E（t）=-1/200（t-20）
（2）F（t）=-t2/400+0.1t
（4）多级串联模型参数N=2
2
（5）无因次方差
（3）V=2m3
2（6）
2
Pe
2
Pe2
-Pe
（1-e）
0.5
Pe2.56
3.解:
（1）
0.01
0.00833
1
1
1
⑵-
tanh3
3
试差，得
=0.68
1
fkpdp
匡
6\
DeA6
\0.2
idP
0.8
0.68
dP0.816cm
湖北xx大学化学反应工程试题
、选择题
1、
气相反应CO+汎
CH4+HQ进料时无惰性气体，CO与H2以1:
2摩尔比进料，则
2、
膨胀因子&O=
。
A.-2
B.-1
C.1
D.2
K1K2
一级连串反应Ap—
S在间歇式反应器中，则目的产物
P的最大浓度
Cp,max
A.
Cao（0）
K2
K2
B.
Ca
[（K2/K1）
1/21]2
K2
K^kTT；
CA0（）
C.K1
CA0
1/2
D.[（K1/K2）1/21]2
3、
串联反应
P（目的）
目的产物P与副产物S的选择性
Sp_
4、
5、
6、
7、
np
npo
npnp。
npnP0
npnp0
AnA0nA
B.
nA0
Cnsns0
DnRnR0
全混流反应器的容积效率
A.v0
n=1.时,
B.=0
该反应的反应级数n
P主）
D.
对于单一反应组分的平行反应降，则最适合的反应器为_
A.平推流反应器
C.多釜串联全混流反应器
S副），其瞬间收率
p随Ca增大而单调下
B.全混流反应器
D.全混流串接平推流反应器
对于反应级数n>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用
A.平推流反应器B.全混流反应器
C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器
3
一级不可逆液相反应A——'2R,Ca02.30kmol/m,出口转化率xA
0.7，每批
操作时间t+to=2.06h，装置的生产能力为50000kg产物R/天，Mr=60，则反应器的体积V为m3。
A.19.6B.20.2
m3。
C.22.2
D.23.4
在间歇反应器中进行等温一级反应Atb,
rA0.01CAmoI/Is当Ca01mol/I时
求反应至CA
°.°1mol/l所需时间t=
秒。
9、
A.400
一级连串反应
B.460C.500D.560
Atpt在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空
In（K2/KJ
ln（KJK2）
In（K2/KJ
时opt
AK2K!
or\.
B.
K2K!
C.
..KE
10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间
A.加料时间B.反应时间
11、全混流反应器中有个稳定的定常态操作点。
t0不包括下列哪一项
C.物料冷却时间
D.清洗釜所用时间
A.1
B.2
C.3
D.4
12、
13、
14、
15、
16、
17、
18
19、
20、
21、
22、
23、
24、
25、
全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着x的增大而减小，此时该反应的反应级数
n。
A.V0B.=0C.》0D.＞0
当反应级数n时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A.=0B.=1C.＞1D.V1
轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与无关。
A.示踪剂的种类B.示踪剂的输入方式C.管内的流动状态D.检测位置
对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用
装置。
A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜
催化剂在使用过程中会逐渐失活,
其失活速率式为
d
dt
d
当平行失活对反
应物有强内扩散阻力时，d为
B.=1
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B.粒子与流体间无温度差
C.床层径向有温度梯度D.床层轴向有温度梯度
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.粒子与流体间有浓度差B.粒子与流体间无浓度差
C.床层径向有温度梯度D.床层径向有浓度梯度
下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第n级模型的特点
A.各参数均为恒值B.参数值不随床高而变
C.参数值与气泡大小无关D.参数值与气泡大小有关
流化床反应器中的操作气速U0是根据具体情况定的，一般取流化数U。
Umf在范
围内。
A.0.1〜0.4
B.1.5〜10
C.10〜15
D.0.4〜1.5
全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态,
则必须满足以下条件
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
D.移热速率随温度变化率
＞放热速率随温度的变化率
＜放热速率随温度的变化率
D.吸附和脱附
气固催化反应本征速率是指排除阻力后的反应速率。
A.外扩散阻力B.内扩散C.内外扩散
等温液相反应A+BtPrp=kCACB,2AtrrR=k2CA2
P为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用
A.间歇釜式反应器，A和B一次性加入；B•全混流反应器；
C.半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加；
D.半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加。
乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个反应。
A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆
K1K2
等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应APS若保持相同的转
化率Xa,调节反应温度使k2/k1降低，则P的收率将
A.增大B.减小
C.不变
D.先增后减
26、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。
A.空时tB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间
27、阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为。
A.E（t）曲线B.F（t）曲线C.I（t）曲线D.y（t）曲线
28、气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=。
A.厚度/2B.RC.R/2D.R/3
29、对于反应级数n>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用。
A.平推流反应器B.全混流反应器
C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器
二、填空题
1化学反应工程是一门研究的科学。
2、化学反应速率式为rAKcCaCb，如用浓度表示的速率常数为©，用压力表示的速率
常数心，则Kc=Kp。
......P（主）A'
3、平行反应〜出副）均为一级不可逆反应，若E主〉E副，选择性Sp与无
关，仅是的函数。
4、对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用反应器为宜。
5、对于恒容的平推流管式反应器一致。
6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为。
7、流体的混合程度常用、来描述。
8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的失活，
也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的失活。
9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_时，分子与孔壁的碰
撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为。
10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向
上有温度和浓度的变化，因此一般可用模型来计算。
11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度Topt和平衡温度Teq，二者的
关系为—。
12、描述流化床的气泡两相模型，以U。
的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始
流化速度Umf通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。
13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_气_相为平推流，而对—
—相则有种种不同的流型。
14、多相反应过程是指同时存在相态的反应系统所进行的反应过程。
15、是化学反应工程的基础。
16、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达
个参数间的关系，简称。
Kk?
topt
17、一级连串反应A'PS在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度
CP,max
18、着眼反应组分K的转化率的定义式为。
KiK2
P的最大浓度
19、一级连串反应APS在间歇式全混流反应器中，则目的产物
P,max
topt
20、化学反应速率式为rAKccacb，如用浓度表示的速率常数为KC，用压力表示的速率
常数Kp，则KC=Kp。
21、理想反应器是指。
22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按反应器处理，而管径小，管子较长和流速
较大的管式反应器按反应器处理。
23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为、」
24、平推流反应器的返混为。
25、一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用
法来求反应级数。
26、分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_、
_为目标进行优化的。
27、轴向分散模型的数学期望值，方差_。
28、测定气-液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的—，使反应在动力学区域内进行。
29、在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水
平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的—
_梯度和梯度。
30、对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，
气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为
。
31、当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：
一是按稳态扩散来处理的_双膜模
型;一是按非稳态扩散处理模型，如和。
32、在建立数学模型时，根据基础资料建立物料衡算式的一般式为
。
33、活化能的大小直接反映了对温度的敏感程度。
34、生成主产物的反应称为，其它的均为。
35、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积Vp的球粒子直径，表达式dv=_。
三、分析解答题
1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？
空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。
（①分）反应时间是反应物料进入
反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。
（①分）停留时间
是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。
（①分）由于平推
流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于
体积流速之比，所以三者相等。
（②分）
2、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？
阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（①分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换
为含有示踪剂A且浓度为CA0的流体，（①分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。
（①分）对应的曲线为
F（t）
F（t），
CAO。
（②分）
3、简述均相反应及其动力学的研究内容？
答：
参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。
均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。
4、对于可逆放热反应如何选择操作温度？
答：
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）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；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。
5、简述气-液反应的宏观过程：
A（g）+bB（l）t产物（l）?
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）
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；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；4）气相产物向气相主体扩散。
6、简述固定床反应器的优缺点？
1）催化剂在床层内不易磨损；2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相
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；3）固定床中的传热
2
rRk1CA,其活化能为
较差；4）催化剂的更换必须停产进行。
k2CA,其活化能为E2,当巳
>E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？
.E2曰
有Ca
k20，所以，当E1>巳时应尽
R的收率
曰/RT
电k10e
SR.e2/rtca
答：
对于平行反应rSk20e
可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高
8、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？
1）以20的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度Umf通过，而其余部
分以（U0-Umf）则全部以气泡的形式通过；2）床层从流化前的高度Lmf增高到流化时的
高度Lf，完全是由于气泡的体积所造成；3）气泡相为向上的平推流，大小均一；4）
反应完全在乳相中进行；5）气泡与乳相间的交换量Q为穿流量q与扩散量之和。
9、简述双膜理论？
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻
力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。
组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。
因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力
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