2017-207南京大学化学反应工程模拟试题.doc

2011-2012年 南京大学化学反应工程模拟试题 填空题 停留时间分布函数的定义 ；停留时间分布密度函数的定义 。 气体分子在固体催化剂微孔中扩散的主要形式有 ，当 ，，当 时，。 平推流反应器的特点为 。 等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为 ，进行二级不可逆反应，两者体积之比为 。 可逆放热反应在不同转化率下的最佳温度不同，一般而言，转化率越高，最佳温度越 。 连续流动反应器中的返混是指 ，对平行反应系统，n主〉n副 时，返混是使 ，n主〈n副 时，返混是使 。 连续过程反应速度、、（内表面）之间的关系为 。 当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为 ，其扩散系数与压力的关系为 ，与温度的关系为 。 反应物A的水溶液在等温CSTR中进行二级反应，出口转化率为0.4，现改在等体积PFR中进行，则出口转化率为 。 等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为 ，进行二级不可逆反应，两者体积之比为 。 从反应器停留时间分布测定中求得无因次方差，=0.98，反应器可视为 。又若求得无因次方差，=0.02，则该反应器可视为 。 对一级不可逆反应，采用多级全混流反应器串联时，要保证总的反应体积最小，必需的条件是 。 等温等容间歇反应器中进行下面的两个平行反应均为一级不可逆反应，其中A2为目的产物，主反应的活化能大于副反应的活能，则：A1 ( A2，A1 ( A3温度升高，反应的选择率 ，目的产物的收率相应 。 二、可逆反应2A B+C 于等温PFR中进行，原料流量V0=10m3/h，反应物A初始浓度cA0=5 kmol/m3, B和C初始浓度均为零，已知反应的动力学方程可表示为： rB=k1cA2—k2cAcB k1=7.5 m3/(kmol·h)，k2=0.5 m3/(kmol·h) 若B的最终浓度是其平衡浓度的98%，问: 需要多大的反应器体积？若在CSTR中进行同样的反应，则反应器体积又为多少？ 三、有一不可逆一级串联反应 A k1 P k2 S，k1=0.15min-1,k2=0.05 min-1，进料流量为0.5m3/min，cA00，cP 0= cS 0=0。证明： ⑴ 采用单个VR=1m3的CSTR，出口cp=0.21cA0； ⑵ 采用两个VR=1m3的CSTR串联，出口cp=0.226cA0； ⑶ 采用单个VR=1m3的PFR，出口cp=0.246cA0 。 （20分） 四、在停留时间分布试验中，以脉冲法将一定量惰性示踪剂加入到反应器原料流中，在加入后不同时刻测定反应器出口物流中示踪剂浓度c如下表所示, t/min 0.1 0.2 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 30.0 c/(g/m3) 1.96 1.93 1.642 1.344 0.736 0.965 0.034 0.004 ⑴用示踪剂在出口物流中的浓度估算平均停留时间； ⑵当该反应器用于进行一级不可逆反应时，k=1.8min-1，求反应物料出口转化率。 五、反应A B为n级不可逆反应，已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而340K达到同样的转化率仅需3.2分钟，试求该反应的活化能。 六、合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯，多是由乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到，反应式如下： C2H2 + HCl ( C2H3Cl 由于乙炔价格高于氯化氢，通常使用的原料混合气中氯化氢是过量的，设其过量10%，若反应器出口气体中氯乙烯含量为90%（摩