试卷代号：2629 座位号■■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2015年春季学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备试题 2015年7月 题 三 四 总 分 分数 得 分 评卷人 一、判断题（在括号内填“、√”或“X”,每小题2分，共20分） 1.空时等于平均停留时间。（) 2.间歇反应器的一个操作周期的时间分两部分，即辅助时间和反应时间。() 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，但不可以是分数，也不可以 是负数。(） 4.达到同样的转化率，多釜串联的总体积比单釜的体积要小。() 5.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。() 6.影响气含率的因素主要有设备结构和操作条件等。() 7.对于可逆放热反应，在一定条件下，反应速率最大时对应的温度称为最适宜温度，但是 对于可逆吸热反应是不存在最适宜温度的。（) 8.降低返混程度的措施主要是对设备进行分割。分割分为轴向分割和径向分割两种，常 用的是轴向分割。() 9.对同一催化剂来讲：Ps>P>er。（） 10.在全混流反应器中，物料完全返混，即返混无穷大。() 1824
得分 评卷人 二、填空通（每空1分，共30分） 11.催化剂的性能主要包括 和 12.按固体颗粒是否在系统内循环，流化床反应器可分为 流化床和 流 化床。 13.气液传质理论有 和 14.孔隙率是指催化剂颗粒的微孔体积占 的分 率。 15.催化剂只改变化学反应的 ,对化学反应的 设有影响。 16,液体在搅拌器的作用下，在设备内的流动有三个方向，即 和 ,分别对应流体的三种流动形态。 17.釜式反应器常用的传热方式有 和 两种方式。 18.设备的装料系数是指 19.当聚式流化不正常时，有两种状态，即为 20.用反应物表示的速率称为 速率，用生成物表示的速率称为 速率。 21.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。 22.催化剂表面对分子的吸附分为 和 两种。 23.连续式操作是指原料连续不断地加人，产品连续取出，它一般用于 的场合。 24.单程转化率是指 ,全程转化率是指 25.按照分子碰撞次数，把化学反应分为 反应和 反应。 1825
得分 评卷人 三、简答题（每小题6分，共30分）】 26.在釜式反应器内，搅拌器的作用是什么？ 27.催化剂的中毒 28.何谓固定床反应器？其特点是什么？ 29.什么是反应器的热稳定性？连续操作釜式反应器的热稳定条件是什么？ 30.目前我们采用什么方法来确定停留时间的分布规律 得 分 评卷人 四、计算题（第31小题15分，第32小题5分，共20分） 31.乙酸酐按下式水解(CHCO)2O+H2O一→2CH3COOH,其中水过量，实验测定该反 应为一级不可逆反应（一r)=kcA,在288K,反应速率常数k为0.0806min」。每天处理乙酸 酐水溶液14.4m3,乙酸酐的初始浓度co=95mol/m3,当乙酸酐总转化率为90%时，若选用两 个连续操作釜式反应器串联，使第一釜乙酸酐的转化率为68.4%，第二釜为90%，求反应器的 总有效体积。 32.计算直径3毫米，高8毫米的圆柱形固体粒子的体积相当直径及其形状系数。 1826
试卷代号：2629 国家开放大学（中央广播电视大学）2015年春季学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备 试题答案及评分标准 (供参考) 2015年7月 一、判断惠（在括号内填“√”或“×”，每小题2分，共20分） 1.× 2./ 3.× 4./ 5./ 6.× 7./ 8.× 9.× 10./ 二、填空题（每空1分，共30分）】 11.活性 选择性 寿命 12.单器 双器 13.双膜理论 渗透理论 表面更新理论 14.整个催化剂颗粒体积 15.速率 平衡状态 16.轴向 径向 切线方向 17.夹套 蛇管 18.反应物料的体积与反应器的容积之比 19.沟流 大气泡和腾涌 20.消耗 生成 21.串 并 22.物理吸附 化学吸附 23.产品品种比较单一而且产量较大 24.原料通过反应系统一一次所达到的转化率 新鲜原料进入反应系统到离开时的转化率 25.基元 非基元 1827
三、简答题（每小题6分，共30分） 26.答：釜内的搅拌作用有以下几种效果： (1)拌和。用于互溶液体间的混合，以消除反应器内的温度和浓度梯度。 (2)悬浮。使固体分散在流体中。 (3)分散。将一种气体或液体分散在另一种流体中。 (4)传热。加剧混合物料或冷、热表面间的热交换等。 27.答：催化剂的中毒分暂时性中毒和永久性中毒。暂时性中毒是指催化剂中毒后可以 通过适当的方法使催化剂的活性大部分或全部恢复。永久性中毒是指催化剂中毒后活性不可 恢复，属于不可逆的中毒。所以工业上要力求避免催化剂的永久性中毒。 28.答：流体通过静置的固体物料所形成的床层并进行反应的装置称为固定床反应器。 其特点有： (1)床层内气体流动的形式接近理想置换流型，返混少，反应物平均浓度较高，反应速度较 快，完成同样的生成任务需要的有效反应体积小。 (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)固定床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。缺点是温度 控制比较困难。 29.答：热稳定性是指当反应器受到热扰动后有无自行恢复到原热平衡状态的能力。连 续操作釜式反应器的热稳定条件是 Q=Q器>9 30.答：采用示踪法来确定停留时间的分布规律，即在反应器入口处加入示踪剂，在出口 处测定输出信号的变化，然后根据输入信号的方式及信号变化的规律来确定物料在反应器内 的停留时间的分布规律。目前实验测定方法主要有阶跃输人法和脉冲输入法。 1828
四、计算题（第31小题15分，第32小题5分，共20分） 31.解： 乙酸酐水溶液的体积流量为：V,=兰=0,6mh(2分) 第一釜的浓度：c=95mol/m3;c1=c0×(1一xu)=95X(1-68.4%)=30.02mol/m3 (2分) 第一釜的速度：（一ra)1=kc=0.0806X30.02=2.42mol/(m3·min) (2分) 第二釜的出口浓度：ca=cX(1-xa)=95X(1-90%)=9.5mol/m3 (2分) 第二釜的速度：(-ra)2=kca=0.0806X9.5=0.766mol/(m3·min) (2分) 代人计算公式得： 第-童体积.Va=V07=0.6×5X2,g-0.27m 60×2.42 (2分) 第二釜体积：Va=V器-0.6×86号裙-0.27 60X0.766 (2分) 总体积为：VR-V1+Va=0.54m3 (1分) 32.解： 体积相当直径：d,=(6v,/n=6x号×x×8/r=4.76mm (2分) 形状系数：球形的外表面积As=πdv2 πX4.762 %-2X1.5×x+3X元X8=0.8 (3分) 1829