●北化《化学反应工程》考试试卷及答案.pdf

卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 北京化工大学北京化工大学 化学反应工程考试试卷及答案化学反应工程考试试卷及答案 一、填空（40 分）（1）气相反应 A3B2C，则 A=。（2）反应速率常数有时可以表为dtdCrAA,前提是 。（3）空间速度是指 _ ，空间时间是指 _。（4）反应具有最佳温度曲线，最佳温度曲线是指 _ 。（5）多孔性球形颗粒 10 克，半径 1cm，系由密度为 4.0 克cm3的材料制成。则其孔容积 Vg=,孔隙率 =假密度 =。（6）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差20.218，如果采用扩散模型，则 Pe=_,如果采用多级全混流模型，则 m=_（7）催化剂微孔内的气体扩散有扩散，扩散、扩散、及扩散等多种形式。（8）复合反应ALM 222LAMArCrC，进料 CA01mol/L,反应进行至，0.5Ax 时,瞬时选择性 sL=。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由于内扩散的影响，选择性会 。卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265（9）tdttE0)(,)(F ，)0(F 。（10）内扩散效率因子 和 Thiele 模数的数值通常有如下关系：外扩散和化学动力学控制时 1，值较 ；内扩散强烈影响时 1，值较 。（11）CO 中温变换反应器属于固定床里的 反应器。固定床按气体流动方向，可以分为 和 反应器。（12）某一级不可逆的气液反应过程，已知 kL=104m/s,DL=1.5109m2/s,则当 k 时，该反应属于快反应，反应区主要在 ，工业上可选用 反应器或 反应器；当 k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主要在 ，工业上可选用 或 反应器。（13）对于平行反应 ABLM 221.02.0LABAABrC CrC C，L 为主产物，则适 宜的操作条件对AC和BC的要求是 。（14）返混是指 （15）测定停留时间分布最常用的示踪剂注入方法有 法和 法。二、简答题（20 分）（1）简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。（2）根据缩芯模型，描述SH2和ZnO反应的宏观步骤。（3）对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。（4）对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明式中各参数的含义）。三、计算题（每题 10 分，共 40 分。）（1）乙烯氧化生成环氧乙烷为银催化剂上的气固相催化反应，进入反应器的气体组成（摩尔比）：C2H4：15%,O2：7%,CO2：10%,其余为 Ar、N2；出反应器气体中现已知：C2H4：13.1%,O2：卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性及收率。（24224242220.5322C HOC H OC HOCOH O）（2）丁烯制丁二烯 C4H8C4H6H2，已知反应的步骤为 4848484624646()()()()()()()()()AC HC HBC HC HHCC HC H 请分别导出（A）（B）（C）为控制步骤的均匀吸附动力学方程。（3）在活塞流反应器中进行等温、体积不变的一级不可逆反应，则出口转化率可达 0.96，现保持反应条件不变，但将反应改在：（a）相同体积的全混流反应器中，（b）等体积串联的两个全混流反应器（总体积与活塞流反应器相等）中。（c）相同体积的间歇反应器，反应时间与辅助时间之比为 5：1 试分别计算所能达到的转化率。（4）某全混流反应器体积为 100L，物料流率为 10 L/s。（a）试分别求出在反应器中逗留时间为 911s、小于 10s、大于 10s 的物料在总进料中所占的比例。（b）用脉冲法注入示踪剂，其出口浓度用 C(t)表示，假设 C(0)为已知，试写出 C(t)这个函数的表达式。并指出0()C t dt的值。一、填空（40 分）（1）2，2/3 卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265（2）等容 。（3）单位时间内，流过多少个反应器体积的物料（其它正确表达方式也可），物料流过反应器所需要的时间（其它正确表达方式也可）_。（4）可逆放热反应 不同转化率下的最佳温度所形成的曲线 （5）Vg=0.169 cm3/g,=0.403 =2.39g/cm3 。（6）Pe=_9.17_,m=_4.59_（7）分子扩散，努森 Knudsen 扩散、表面扩散、构型扩散（8）sL=2/3。会 增高。（9）0()tE t dt F(t),)(F1，)0(F0。（10）外扩散和化学动力学控制时 1，值较 小；内扩散强烈影响时 20/3 时，该反应属于快反应，反应区主要在 液膜，工业上可选用 填充床反应器或 降膜 反应器；当 k 20/3 时，该反应属于慢反应，这时反应区主要在 液相主体，工业上可选用 鼓泡床 或 搅拌鼓泡床 反应器。（13）CA 低 CB 高 。（15）不同年龄粒子之间的混合 （15）阶跃 法和 脉冲 法。四、简答题（20 分）（5）要点：卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 PFR:流动如活塞，各参数轴向有变化，径向无变化，返混为 0 CSTR：瞬间完全混合，参数无变化，返混为最大（6）要点：SH2外扩散；SH2内扩散；SH2与ZnO在未反应芯表面上反应；H2O 内扩散；H2O 外扩散。（7）g()=11AgAGesiCrk Sk S（8）(*)(*)11111GGLLGGLLLGNKppKCCKkHkHKkk 五、计算题（每题 10 分，共 40 分。）（4）以 100mol 进料为基准，以、表示环氧乙烷及二氧化碳的生成量，C2H4 O2 C2H4O CO2 H2O 惰 总计 进口 15 7 0 10 0 68 出口 15-/2 7-/2-3/2 10+68 100-/2 进行物料衡算，结合出口条件可知：15/20.131100/27/2 1.50.048100/2 则可求得1.504mol，0.989mol 乙烯反应量：1.5040.989/2=1.9985mol 转化率：1.9985/15=0.1333 收率：1.504/15=0.1003 选择率：1.504/1.9985=0.7526（5）记 A=C4H8 B=C4H6 C=H2 卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265(A)00BCBCAABCBC(1)1(2)11(3)(4)1AAAAaAdAaAAdAAAAABBABBppaAAdAApAABBprrrkpkb pb pb pb pb pp pp pKppKp pkpk bKrp pbb pK,，(B)1AABBcAABcAABBkb pk b p prkkpb pb p (C)00*ACBCABCAC(1)1(2)11(3)(4)1BBBdBaBdBBaBBBBAABBAABpBpApdBBaBApAABrrrkkpb pb pb pb pb pK pp pKpppK pk bkpprK pb pbp,，（6）2111(1)3.2191(1)10.76311(2)/21.6095,1()0.85315(3)2.6825,10.9326kAAAAkAxeklnxxkkkxkkkxe （4）卓越考研 http:/ 北化北化定向班定向班咨询咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 11/109/101/0/0 10(1)(11)(9)(1)(1)0.406570.332870.074 (10)10.632 1(10)0.368()1(2)()()()1()()0,()(0)mmmt tmt tmtsFFeeFeFC tE tE tetC t dtC tC t dtettC tC 00/1001(0)()()(0)1 ()()(0)mmmt ttmCC t dtC t dtCttC tC t dteCet