答案-化学反应工程A卷及其答案.doc

化学化工学院《化学反应工程》课程考试答案（A卷）
一、填空题（每空1.5分，共21分）
1、管式反应器 槽式(釜式)反应器 塔式反应器
2、
3、反应速率
4、最大、0
5、1
6、0
7、停留时间分布
8、分子扩散
9、拟均相模型
10、物料、热量
二、选择题（每题2分，共26分）
1、D 2、B 3、A 4、D 5、C 6、B
7、A 8、A 9、A 10、B 11、D 12、A 13、A
三、简答题（共25分）
1、简述平推流反应器特性？ （6分）
答：平推流反应器特性
(1)属连续定态操作，反应器各个截面上的参数(浓度、温度、转化率等)相同，且不随时间而变化；（1.5分）
(2)器内参数(浓度、温度、压力等)沿流动方向连续变化，反应速率也随轴向位置变化；（1.5分）
(3)物料沿运动方向平行向前移动，在径向上不存在浓度分布；（1.5分）
(4)器内所有粒子停留时间相同，返混＝0。（1.5分）
2、停留时间分布函数F（t）的含义？F(t) 函数的归一化性质的数学描述？（6分）
答：F（t）含义
归一化性质
稳定流动体系中，t = 0 时同时进入反应器的 N 个流体质点中，停留时间 (寿命) 介于0→t 之间(或者寿命小于t)的质点数△N所占总数N个的分率F(t) dt。（3分）
F(t) 函数的归一化性质表示为
因为当 t → ∞时，t = 0同时进入反应器的 N 个质点全部流出反应器（3分）

3、催化剂使用一段时间后，活性将下降。催化剂活性下降的主要原因有哪些？（6分）
答：1)结构变化---烧结、粉化、活性组分晶粒长大等。（2分）
2)物理失活---结碳、粉尘、惰性组分吸附等。（2分）
3)化学中毒---原料中的有害物质与催化剂活性组分发生反应，永久性结合。（2分）
4、简述固定床反应器的优点。气固相催化反应器可分为哪三大类？（7分）
答：优点：（4分）
1）固定床层内的气相流动接近平推流，有利于实现较高的转化率与选择性；
2）可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力；
3）结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；
4）反应器的操作方便、操作弹性较大。
分类：固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器。（3分）

四、计算题（28分）
1、（9分）
解：脉冲示踪法得到等时间间隔数据
平均停留时间

（公式2分，结果1分）

方差

（公式2分，结果1分）

无因次方差
0.111 （公式2分，结果1分）
2、（10分）己二酸与己二醇缩聚反应，用硫酸当催化剂，反应在70℃等温进行，反应速率式为(–rA) = kCA2,其中CA为己二酸浓度。速率常数k=1.97 L/(kmol·min)，己二酸初始浓度CA0为0.004 kmol/L，若每天处理己二酸2400g，辅助时间1h，要求转化率90%，己二酸的摩尔质量146 g/mol，试计算：
（1）计算用间歇釜反应器的体积为多少（设反应器的装料系数为 0.75）？
（2）计算用单个全混流反应器的体积为多少？
（3）计算用平推流反应器所需体积为多少？
（4）分析反应器体积不同的原因。
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 = 19+1=20 hr
反应器有效体积
VR =ν0t = 171×20= 3420L = 3.42 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）
解：
（1）
（2分）
（2）
（2分）
（3）
（2分）
（4）
（1分）
（2分）