试卷代号：2629 座位号口 中央广播电视大学2011一2012学年度第一学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备试题 2012年1月 题 % 二 三 四 总分 分 数 得 分 评卷人 一、填空题（每空1分，共30分） 1.反应动力学方程是定量描述 和影响 之间的关系的数学方程。 2.按照分子碰撞次数，把化学反应分为 反应和 反应。 3.反应级数是指动力学方程中的 a 4.温度越高，反应速率 5.活化能E的物理意义是把反应分子“激发”到可进行反应的 状态时所需的 能量。 6.液体在搅拌器的作用下，在设备内对应三种流动形态，即 和 7.间歇反应器的一个操作周期的时间分两部分，即 和 8。连续操作釜式反应器可以采用多釜串联或并联操作，为了降低返混，可以把多个釜 联，当需要用单釜进行连续操作，其体积过大而难于加工制造时，常常用若干个体积 较小的反应釜 联操作。 9.传统地可将催化剂的失活分三类： 10.根据段间反应气体的冷却或加热方式，多段绝热床又分为 换热式和 换热式两类。 11.催化剂的密度有三种，即 和 2791
12.空隙率是催化剂床层的 与催化剂 之比。 13.一般形状系数越大（即越接近圆球体）空隙率越 ,颗粒表面越光滑空隙率越 ,粒度越小空隙率越 ,粒度分布越不均匀（即粒径分布越宽）空隙率 越 14.流体自下而上通过固体颗粒床层，当流体速度增加到一定程度时，颗粒被流体托起作 悬浮运动，这种现象叫 15.工业鼓泡塔反应器通常在两种流动状态下操作，即区和湍动区。 得 分 评卷人 二、判断题（在括号内填“/”或“×”，每小题1分，共15分） 1.一般地，生成速率为正，消耗速率为负。() 2.对于同一化学反应，各个组分表示的反应速率不一定相等。() 3.级数在一定温度范围内保持不变，它的绝对值不会超过3，但可以是分数，也可以是负 数。() 4.反应级数预示反应速率的大小。() 5.平推流即反应器内流体呈层流流动。() 6.不论是设计优化还是操作优化，均需考虑化学反应本身的特征，还需充分了解各种反 应器的特征。() 7.对于同一个简单的正级数反应，在相同的反应条件下，为达到相同的转化率，平推流反 应器所需反应器体积最小，而全混流需要的体积最大。() 8.连串反应的选择性随转化率的升高而下降。() 9.催化剂的活性和耐热等性能与催化剂的制造方法及成型无关。() 10.饨化就是用含一定氧气的气体，使催化剂表面的金属氧化成一层致密的金属氧化物 的保护膜，从而阻止催化剂内部的金属和空气里的氧气直接接触，避免燃烧反应。() 11.对于可逆反应，催化剂在加速正反应的同时，对逆反应无影响。（) 12.载体是催化剂最核心的部分。（) 13.流体流过固定床层的压力降，主要是由于流体与颗粒表面间的摩擦阻力和流体在孔 道中的收缩、扩大和再分布等局部阻力引起。() 14.内扩散控制过程发生在小颗粒：低温、低气速的场合。() 15.床层的传热性能对于床内的温度分布，进而对反应速率和物料组成分布都具有很大 影响。（) 2792
得分 评卷人 三、简答题（每小题6分，共30分） 1.温度对反应速率有什么影响？ 2.理想置换反应器的特点是什么？ 3.什么是气固相反应的本征动力学？ 4.固定床反应器的优缺点是什么？ 5.理想吸附模型的假设是什么？ 得 分 评卷人 四、计算题（第1小题10分，第2小题15分，本大题共25分） 1.等温下在间歌反应器中进行一级液相不可逆分解反应A→B十C,在5min内有50% 的A分解，要达到分解率80%，问需要多少时间？ 2.某酯化车间每日生产1926kg酯化液，密度1.23g/cm3,设备装料系数0.6，酯化生产周 期为：进料0.5h,反应35h,出料0.5h,求选用2000L的反应釜几台？后备系数是多少？ 2793
试卷代号：2629 中央广播电视大学2011一2012学年度第一学期“开放专科”期未考试 化学反应过程及设备试题答案及评分标准 (供参考) 2012年1月 一、填空题（每空1分，共30分） 1.反应速率 反应速率各因素 2.基元 非基元 3.浓度项的幂 4.越大 5.活化 6.轴向流 径向流 切线流 7.反应时间 辅助时间 8.串并 9.老化 结焦 中毒 10.间接 直接 11.真密度 假密度 堆积密度 12.空隙体积 床层总体积 13.小小 小小 14.流态化 15.安静 二、判断题（在括号内填“√"或“×”，每小题1分，共15分） 1.× 2.√ 3./ 4.× 5.× 6.√ 7./ 8.√ 9.× 10./ 11.× 12.× 13./ 14.× 15./ 2794
三、简答题（每小题6分，共30分）】 1.温度对反应速率有什么影响？ 答：(1)温度是影响反应速率的主要因素，随着温度的升高速率增大，但不同反应在不同情 况下增加的程度不一样。 (2)活化能E愈大，反应速率对温度就愈敏感，但是其敏感程度还与反应的温度水平有 关，温度愈低温度对速率的影响也就愈大。 2.理想置换反应器的特点是什么？ 答：(1)由于流体沿同一方向，以相同速度向前推进，在反应器内没有物料的返混，所有物 料在反应器内的停留时间相同； (2)在同一截面上，不同径向位置的流体特性（温度、组成等）是一致的； (3)在定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置改变，不随时间改变。 3.什么是气固相反应的本征动力学？ 答：当扩散步骤速度很快时，催化剂表面（主要是孔内）附近气体的浓度与整个主流体的浓 度几乎相同，在这种情况下，整个气固相反应过程的速度其实就是表面过程的速度，则把表面 过程的动力学就叫本征动力学。 4.固定床反应器的优缺点是什么？ 答：优点：(1)床层内气体流动的形式接近理想置换流型，返混少，反应物的平均浓度较高， 反应速度较快，完成同样的生产任务需要的有效反应体积（催化剂的装填体积）小。(2)物料在 反应器中的停留时间可以严格控制，特别适用于中间产物为目的产物的连串反应系统，以及主 反应级数高的平行反应系统。(3)固定反应器内的温度分布，通过连续换热可以进行一定程度 的控制，使整个反应过程尽量沿着最佳温度序列进行，从而提高反应的转化率和选择性。 (4)固定床中的催化剂不易磨损、寿命长，对催化剂的强度、耐磨性要求较低。 缺点：由于固定床中固体催化剂颗粒固定不动，受压降限制气速不能太高，颗粒粒径不能 太小，故固定床床内传热和床层与器壁之间的传热性能较差，温度控制比较困难，连续换热式 固定床反应器在径向与轴向都存在较大的温差，对反应结果影响较大。 5.理想吸附模型的假设是什么？ 答：(1)催化剂表面活性中心分布均匀，各处的吸附能力相等； (2)吸附的活化能和脱附的活化能与吸附的程度无关； 2795
(3)每个活性中心只吸附一个分子，属于单层吸附： (4)被吸附分子之间无作用力，也不影响空位对其他分子的吸附。 四、计算题（第1小题10分，第2小题15分，本大题共25分） 1.等温下在间歇反应器中进行一级液相不可逆分解反应A→B+C,在5min内有50% 的A分解，要达到分解率80%，问需要多少时间？ 解：对于一级反应有：=（云，代入已知条件得： 5=na 解得：k=0.1386min-1 (5分) 要达到分解率80%： 1 t-0.1386n1-0.8)=11.6min (5分) 2.某酯化车间每日生产1926kg酯化液，密度1.23g/cm',设备装料系数0.6，酯化生产周 期为：进料0.5h,反应35h,出料0.5h,求选用2000L的反应釜几台？后备系数是多少？ 解：每天处理的物料量为： V,-1926000×10-=1566(L) 1.23 每台设备的操作批数为： R24 24 -0.5+35+0.5=0.67 总操作批数为： 1566 aV& 2000X0.6=1.305 所需反应釜的台数为： n=g=305=1.95 30.67 圆整为：n=2 (10分) 后备系数为： (5分) 2796