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1、一、填空（每小题2分，共20分）1处理釜式反应器问题的一个极其重要的假定是认为反应区内反应物料的浓度均一。2定态下，采用连续操作的釜式反应器，其物料衡算式为：QCQCVZVr.il,2,.k;0AO0Arjj如果采用间歇操作，其物料衡算式为：-v工vr+rijjdndti1,2,.k;#3一般说来，用串联釜式反应器进行a级反应，若，沿着物流流动方向,各釜的体积依次增大，即小釜在前，大釜在后；若a情况相反，各釜反应体积依次减小；这样，总反应体积可保持最小。、活塞流模型是最基本的一种流动模型。其基本假定是：径向流速分布均匀,即所有流体粒子均以相同速度从进口向出口运动；在垂直于流体流动方向的任何横截
2、面上，浓度均匀，温度均匀，即径向混合均匀；在流体流动方向即轴向上不存在流体的混合。、有一自催化液相反应p其速率方程为，反应温度下，每小时处理原料，其中占摩尔分数，其余为。当循环比时，反应体积为。6阶跃法的实质是：在系统中作定常流动的流体切换为流量相同的含有示踪剂的流体，或者相反。7梯尔模数0是处理扩散与反应问题的一个极其重要的特征参数。0值越大，表明表面反应速率大而内扩散速率小，说明内扩散阻力对反应过程的影响大。8鼓泡塔的优点是结构简单，存液量大，所以特别适用于动力学控制的气液反应过程。如果鼓泡塔的塔径已定，设计的主要任务是确定塔内气液混合物的高度。鼓泡塔内的一般为一。9、滴流床内气液两相的流
3、动不同于固定床内单相流体的流动，可形成四种不同的流区，分别是滴流区、雾状流区、脉冲流区和鼓泡流区。、在气液固相催化反应的传递过程中，当过程达到定态，式中11111“，H(+)，的倒数为过程的阻力，它包KAHkakakakOGOGAGLLLLSS含五部分阻力，即气液相界面的气侧及液侧阻力、液固相界面的液侧阻力、催化剂颗粒内部的扩散阻力以及化学阻力。二、推导题(分)、假定气固相催化反应A+BTD，由以下基元步骤组成：A+oAA+BD+()若的吸附为速率控制步骤，推导反应速率历程；(2)说明理想吸附模型的基本假设。证明：A的吸附为速控步骤则:r=kP0-k0(1)AaAAVdAA2DV=1(3)k0
4、P=kP0(2)2AB0+0A#将0AkP2DkP2kP2DkP2BB;+1kP2DkP2B代入(1)即可得到+1#理想吸附模型的基本假设：(1)各吸附位上的能量相等，吸附表面在能量上是均匀的(2)分子之间的作用力可忽略不计；(3)单分子层吸附；三、图形判断题(20分)1、连续釜式反应器的定态操作温度如下图：(10分)()图中有几个定态点?()哪一个定态点最不稳定？为什么?()定态操作稳定的必要条件是什么？答：()图中有三个定态点分别是MPN()三个定态点中点最不稳定。当温度波动上升到f时，由于纵为止；如由于波动而使温度降至A因为E扰动消失，温度仍会上升至g,必然继续降低直至为止。、图()定态
5、操作稳定的必要条件：分别为两个化学反应的一图图中为平衡曲线，为最佳温度曲线，为等温线，为绝热线，为非强热变温操作线，为等转化率线。（分）1.0（）试比较这两个图的差，并说明造成这些差异的根本原因。温度升高，平衡转化率减小有最佳温度曲线厂.绝热操作线斜率为正u非绝热变温操作有热点小，说明原因。造成以上差异的根本原因图逆吸热反应的一关系。（）采用固定床反应器i行图操作，要求最终转化率均到操作线接近因为是可逆放热反应是可逆放热反应的一关系无最佳温度曲线非绝热变温操是可绝热操作线斜率为负温度升高，平衡转化率增大所示的和操作线7应，分别，试比较这三不种操作所需催化剂量的相对大线的程度越大，催化剂用量越小
6、,从图看，在转化率从这一范围内,线最接近曲线，所以等温操作所需催化剂最少绝热操作居中，非绝热变温操作线催化剂用量最大。四、计算题（50分）1、在间歇反应器中等温进行下列液相均相反应及分别为产物及的生成速率，反应用的原料为与的混合液，其中的浓度等于。（分）（）计算的转化率达时所需的反应时间？（）的转化率为时，的收率是多少？（3）改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时与（1）的反应时间相等，的转化率可否达到？解：（）的转化率达时所需的反应时间?R-r-2rAdCAdtRRA-1.6C-16.4C2AAdCAdt-1.6C-16.4C2AA积分得：t0.3958h或23.75min
7、（）的转化率为时的收率dCRdt=1.6CA丄1.6C16.4C2dtAAdC16.41CdCTFaRY0.1153R积分得：C0.2305kmol/m3R()保持空时与()的反应时间相等，的转化率CCPA0A1.6C,16.4C2AACX0.3958型1.6C(1X),16.4C2(1X)2A0AA0A整理得：32.8X269.73X,34.40AAX0.7783A所以不能达到。、用间歇反应器进行醋酸稀水溶液的水合反应试验CHO,HOCHCOOH2223已知该反应为不可逆反应，并测得不同温度下该反应的反应速率结果如下：T单位（/代表醋酐，若要求原料液的处理量为原料中醋酐的浓度为x反应在0下等
8、温进行,假定反应过程中反应混合物的密度恒定为g（分）分别计算下列情况下，当醋酐转化率达时所需要的反应体积：（1）一个活塞流反应器；（2）一个全混流反应器；（3）两个全混流反应器串联且保证总反应体积最小。解：rkCkAe,RTAA由反应数据的：E47903.7J/molA3.94x10720C的条件下：k0.1135dXA1）活塞流反应器的设计方程0.056m30.1135C（1，X）AVQC0f5r0A00A0X0.85AQ3333.33cm，3/min0C2.16x10，4mol/cm，3A02）全混流反应器的设计方程VQCX0.166mr0.1135C（1X）A0AQ3333.33cm，3
9、/min0C2.16x10，4mol/cm，3X=0.85A0A3）两个全混流反应器串联时的总反应体积V QCx;r10.1135C(1-X)A0AlV QCXr20.1135C(1-X)A0A2V V时总反应体积最小r1r2V V0.0465m3r1r2V 0.093m3r反应x硫代。(%13、在一绝热全混流反应器中进行硫代硫酸钠与过氧化氢水溶液的反应中过氧化氢大大过量，该反应对硫代硫酸钠为二级，反应速率常数1进料温度5,进料流量：硫酸钠的进料浓度为。若要求硫代硫酸钠的最终转化率达分)试计算：(1所)需的反应体积；(2反)应器出口的温度。已知:物料的平均比热容为C，反应热效应()解：()反应器的出口温度绝热操作线方程：T-TCA0(-AH?X0CAT360.1KT298K;C0.56mol/L;-AH=548104J/mol0A0rC4.2J/cm3，Kpt()所需的反应体积9209.4反应速率常数：k6.85x1014exp(-)360.1k5.36L/mol，sQCXV二oa0a0.345LrkCl(1-X)2A0AQ27.4cm3/s;X0.85;C0.56mol/L0AA0#
