陕西科技大学试题纸

陕西科技大学试题

课程 化学反应工程（A卷） 班级

学号 姓名 题号 得分 阅卷人

一、（15分）某液相反应伴随着不希望的副反应发生

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 kA+B1A+Bk2PQdCPdtdCQdtk1CACB2.00.61.2k2CACB0.2

其中：P为目的产物，Q为副产物。

1、（10分）从有利于目的产物生成的观点，将下列接触方式按从优到劣的顺序重新进行排列，并简述其理由。

ABBAABAB

2、（5分）若k1=k2,CA0=CB0。试写出P瞬时选择性SP的计算式 二、假定气-固相催化反应为由以下基元步骤组成

kA???A?A?????kA???D??A??B???kSkS

① 若A吸附为速率控制步骤，试推导反应速率方程

② 若该反应在等温平推流反应器中进行，操作压力为0.1MPa，反应物A、B的加料比符合化学计量系数，催化剂床层压强降可以忽略，试求当A转化率为0.8时，各组分的分压。

三、实验测得体积为1.0m3反应器的停留时间分布统计特征值为：

?t2?0.5s2t?1.0s

① 拟采用多釜串联模型描述该反应器，试求模型参数。 ② 若用轴向扩散模型描述该反应器，试求模型参数 ③ 在两个反应器中，进行A的液相反应

2A?B rB?0.5CA molm3sA?D rD?2.0CA molms3

反应条件下，纯A进料，进料得体积为1.0m3s，试求A的转化率和B的收率。 四、在直径为0.5m固定床反应器中等温进行一级不可逆气-固催化反应A?P。原料液的流量为0.5m3h，假定反应物在反应器中呈平推流，反应温度下的本征反应速率常数为2.0?10?3m3kg?s。若采用直径为?5mm的球形催化剂，内扩散有效扩散系数1.0?10-6m2s，催化剂颗粒密度为1.8?103kgm3，催化剂床层高度为3.0m，堆积密度为1.0?103kgm3，外扩散的影响可以忽略。 试计算：①催化剂的内扩散有效因子

②反应器出口处A的转化率

③以A的浓度CA为纵坐标，径向距离r为横坐标，绘制出催化剂颗粒内

的浓度分布示意图。

ex?e?x附公式：tanhx?x?x

e?e五、气体A与液体B，可按拟一级反应对待，已知下列情况，k,kL,DAL和?值。

1 2 k(s?1) 500 0.5 kL(cms) 0.001 40 DAL?105(cm2s) 1.5 1.5 ? 40 40 试求两种情况下?和?值，并进行讨论。

化学反应工程答案及评分标准

（03级A卷）

一、（12分）

由瞬时选择性可知：Sp?1k?1.01?2C1.4ACBk1当 CA浓度降低，CB浓度升高可提高

Sp值。

①2?4?3?1（绘出顺序图） ②Sp?11 ?0.40.40.41?CA(1?x)1?C0AA二、（每小题10分共20分）

①已知A的吸附为速率控制，由此写出反应速率

rA?kApA?V?kA?A

第二步反应达到化学平衡，则有：

rs?kspB?A?kSpD?V?0

?A??V?1

联立求解后两式：

pDKSpB1?A? ?V?

pD1?KSpB1?KSpB式中：KS?ks ks将上两式代入由速率控制步骤写出的反应速率表达式得：

?p?ks?pA?D?KpB? r?rA??pD1?KSpB式中：K?KAKS KA?kA kA?ipA0xA?A② pi?

1?yA0?AxApi0?由题知?A??1 则：pA?pB?0.05?0.05xA?0.01667MPa

1?0.5xApD?0.05xA?0.00667MPa

1?0.5xA三、(30分)

①因为多釜串联模型???所以串联釜数

N?12?t2t2?0.5

??2?2

22?2(1?e?Pe) PePe②轴向扩散模型??2?试差得：Pe?2.557

③由化学反应式知A的消耗速率

??A?2rB?rD?3.0CA

用多釜串联模型计算时，可以列出

?P??1??2?1.0?0.5s 2Q0对于一级不可逆反应有如下的多釜串联模型方程

?1?1?P?0.5???k???1?xAf??????1N??1??1?1???3???1?xAf????????1??? ????12解之得：xAf?0.84

因为YB?2CB CA0对于A和B两组分分别列在全混流反应器中的设计方程： 第一个CSTR：

?1?CA0xA1CA0xA1 ???A3.0CA0(1?xA1)?0.5CA0yB1

0.5CA0(1?xA1)?CB1?B1得： yB1?1xA1 3第二个CSTR:

?2??解之得：

CA0(xA0?xA1)CA0(xA0?xA1) ???A23.0CA0(1?xAf)CB1?CB1?0.5CA0(yB2?yB1)

0.5CA0(1?xAf)?B21yB2?xAf

3故当A的转化率为：0.84时，B的收率为：0.28

四、（22分）

①首先将反应速率常数进行转化

-1

kp?kw?p?2.0?10?3?1.8?10?3=3．6 S

R??35?10?33.6??1.58 De3?21.0?10?6kp内扩散有效因子

??[.]?0.5 ?tanh3?3?②反应体积：

Vr?Ar?H?3.0?0.52?111?4