(B)答案-化学反应工程B卷及其答案.doc

化学化工学院《化学反应工程》课程考试试题答案（B卷）
一、填空题（每空1.5分，共21分）
1、分批式操作（间歇）、连续式操作、半分批式（半连续或半间歇）
2、
3、温度
4、平推流、全混流
5、1
6、0
7、反应物浓度的降低
8、努森扩散
9、非均相模型
10、物料、热量
二、选择题（每题2分，共26分）
1、（A） 2、（A） 3、（C） 4、（C） 5、（B） 6、（A） 7、（B）
8、（B） 9、（D） 10、（B） 11、（C） 12、（D） 13、（B）
三、简答题（25分）
1、简述全混流反应器的传递特征？ （6分）
答：全混流反应器的传递特征
(1)属定常态操作，物料保持连续稳定的流动；（1.5分）
(2)稳态操作的CSTR内的反应参数不随时间和空间变化。加入的新鲜物料与釜内原来的物料瞬间达到充分混合，釜内各处参数(温度、浓度等)相同，且等于出口处的参数；釜内任一位置上的参数不随时间改变；（1.5分）
(3)粒子的停留时间分布极大，返混＝∞。（1.5分）
(4)反应过程中，釜内温度、组成不变，有恒定的反应速度，并等于出口处的速率。（1.5分）
2、停留时间分布密度函数E（t）的含义？E(t) 函数的归一性的数学描述？（6分）
答：E（t）含义
稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体质点，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点，占全部质点的分率为E（t）dt。 （3分）
E(t) 函数的归一性表示为：。（1分）
因为同时进入稳定流动容器的 N 个质点最终都会离开此容器，各个寿命段所占分率的总和必为 1。 （2分）
3、催化剂使用一段时间后，活性将下降。解决催化剂失活问题有哪些方法？（6分）
1）改进催化剂－－加强耐高温、抗毒性。（1.5分）
2）采用“中期活性”设计反应器－－反应器设计时打出充分的余量。（1.5分）
3）严格控制操作条件－－控制原料气中毒物的含量及反应温度等。（1.5分）
4）优化操作，弥补活性下降－－催化剂活性下降后，采用例如升温等方法弥补。（1.5分）
4、简述固定床反应器的缺点。固定床反应器按床层与外界的传热方式可分为哪四类？（7分）
答：缺点：（3分）
1）催化剂颗粒较大，有效系数较低；
2）催化剂床层的传热系数较小，容易产生局部过热；
3）催化剂颗粒的更换费事，不适于容易失活的催化剂。
分类：绝热式固定床反应器、多段绝热式固定床反应器、列管式固定床反应器、自热式反应器。（4分）
四、计算题（28分）
1、（9分）
解：
（公式2分，结果1分）
（公式2分，结果1分）

（公式2分，结果1分）
2、（10分）
解：（1）间歇釜反应器所需体积
反应时间的计算

（0.5分）

（0.5分）

反应器体积的计算

（0.5分）

（0.5分）

每批生产时间 = 反应时间 + 非生产时间 = 3.18+1=4.18 hr
反应器有效体积
VR =ν0t = 171×4.18= 714.78 L = 0.71478 m3（0.5分）
考虑装料系数，故实际反应器体积：
（0.5分）
（2）全混流反应器所需体积
（1分）
（2分）
（3）平推流反应器所需体积
（1.5分）

即：（1.5分）
(4)全混流反应器物料有大量的返混（1分）
3、（9分）对于一个反应过程，反应式为：
设想其机理步骤为：
（1）A 的吸附过程
（2）表面反应过程
（3）R 的脱附过程
若（3）是速率控制步骤，请根据豪根-瓦特森 (Hougen-Watson) 模型，试推导其动力学方程。
解：
（1）
（2分）
（2）
（2分）
（3）
（2分）
（4）
（1分）

（2分）