,,,,,, ,,,,,,,
的_温度_梯度和_浓度_梯度。
１１、对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床
2014级化学工程与工艺（本） 称为_聚式流化床_。
《化学反应工程》试卷3
１２、当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的_双膜模型_；一是按非稳态扩散处理模型，如溶质渗透模型和表面更新模型。
１3、活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。 １4、生成主产物的反应称为_主反应__，其它的均为副反应。
１5、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积V p 的球粒子直径，表达式d v =__(6VP /1、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表1/3
_。
达个参数间的关系，简称_数学模型_。
二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题χ=n K 0
-n K
2分，共30分）
K 1、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____2、着眼反应组分K 的转化率的定义式为_
n K 0_。
装置。
3、理想反应器是指 全混流反应器、平推流反应器 。
A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜
４、具有良好搅拌装置的釜式反应器按 全混流 反应器处理，而管径小，管子较长和流速-
d ψ
=k m dt d C i ψd
较大的管式反应器按 平推流 反应器处理。
2、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对
dQ 反应物有强内扩散阻力时，d 为__C__。
r dQ ５、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为Q G =Q 〉
G
r A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1 、 ,
dT dT 3、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。 ６、平推流反应器的返混为____0___。
A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 ７、一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用_初始速率法_C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度 4、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___A____。 法来求反应级数。
A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 ８、分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_平均生产速率 最大_、_生产经费最低_C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度
5、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。 为目标进行优化的。
A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 ９、测定气-液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 __扩散阻力_，使反应在动力学区域内进行。
6、流化床反应器中的操作气速
U 0
是根据具体情况定的，一般取流化数
U 0m f
在__B__范
１０、在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使围内。
A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5
用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显
7、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条
《化学反应工程》(第 1 页 共 3 页)
件 C
A ．移热速率>放热速率 B．移热速率放热速率随温度的变化率 D ．移热速率随温度变化率
8、气固催化反应本征速率是指排除 C 阻力后的反应速率。
A ．外扩散阻力 B．内扩散 C．内外扩散 D．吸附和脱附 9、等温液相反应 A+B→P rp=klCACB， 2A→R rR=k2CA2
P 为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P 的收率着眼适宜选用 D A ． 间歇釜式反应器，A 和B 一次性加入； B．全混流反应器； C ．半间歇釜式反应器，A 一次性加入，B 连续滴加； D ．半间歇釜式反应器，B 一次性加入，A 连续滴加。
10、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个 B 反应。
A ．慢速 B．可逆 C．自催化 D．不可逆 11、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应
A
P
S 若保持相同的
转化率x A ，调节反应温度使k 2/k1降低，则P 的收率将 A
A. 增大 B．减小 C．不变 D．先增后减 12、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为___A___。 A. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间 13、阶跃示踪法测定停留时间分布 对应曲线为___B___。
A. E（t ）曲线 B. F（t ）曲线 C. I（t ）曲线 D.y （t ）曲线 14、气固催化反应的内扩散模数 ，其中L 为特征长度，若颗粒为球形则L=___D___。 A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3
15、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用___A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器
C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器
高度L f ，完全是由于气泡的体积所造成； 3）气泡相为向上的平推流，大小均一； 4）反应完全在乳相中进行； 5）气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和。 3、简述双膜理论？
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻
力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。
4、简述理想反应器的种类？
通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）
反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。
5、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？
答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的
组成进行计算便可以达到反应的转化率 6、简述理想反应器的种类。
答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤
出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间
四、计算题(每题10分, 共20分)
1、(A) (P) (S)
k 3→C 6H 4Cl 2k 1→C 6H 5Cl −C 6H 6−−−
三、简答题(每小题5分, 共30分)
dC A dC P
=k 1C A =k 1C A -k 2C P dt 反应速度；dt ，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混
-
流反应器内进行这一反应时, 求目的产物P 的选择性S P ，其中
2
，r R =k 1C A ，其活化能为E 1；r S =k 2C A ，其活化能为E 2，当
A
1
、对于反应
k 1=1. 0(h -1) , k 2=0. 5(h -1) ，V v 0=τ=1(h ), C P 0=C S 0=0, C A 0=1mol /l 。
解：等容积釜串联应有τ=τ1+τ2 τ1=τ2=1/2τ=0. 5h ①分 对第二个全混流反应器作物料衡算
E 1 ＞E 2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？ k 10r R k 10e -E 1/RT
S R ==C =e A -E 2/RT
r k k e S 2020答：对于平行反应
E 2-E 1
RT
，所以，当E 1＞E 2时应尽可
能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率 2、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？
1）以U 0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度U mf 通过，而其余部分
以（U 0-U mf ）则全部以气泡的形式通过； 2）床层从流化前的高度L mf 增高到流化时的
C A
V 0(C A 1-C A 2) =k 1C A 2V 2
①分
《化学反应工程》(第 2 页 共 3 页)
∴
C A 2=
C A 0C A 1
=
1+k 1τ2(1+K 1) 2 K 1=k 1τ1=k 1τ2=0. 5 ①分
解得C A 1=0. 30mol /l ①分 同理对第二个釜进行物料衡算
2
C A 1=C A 2+(-r A 2) τ2=C A 2+kC A 2τ2 ①分
对于P:
V 0(C A 1-C A 2) =V 2(k 1C A 2+k 2C P 2)
①分
C P 2=
K 1C A 0K 1C A 0
(1+K ) 2(1+K ) (1+K )(1+K ) 2K =k τ=0. 25解得C A 2=0. 144mol /l ①分
∴
12+12 222②分
C x C A 0-C A 21A 2
=1=0. 444mol /A =
(1+0. 5) 2
l C =-0. 144
=85. 6%
①分
A 01
C =0. 50. 5
P 2
(1+0. 5) 2(1+0. 25) +
(1+0. 5)(1+0. 25) 2 ①分
∴C S 2==1-(0.444+0.391) =0.165mol/l ①分
C P 2 C =0. 391
S 20. 165=2. 37 ①分
2. 有一个反应器测其方差
σ2t =112. 5min 2
, =15min ，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B → 2R，已知-r A =kC A C B ，
C A 0=C B 0=12mol /l ，k =1l /mol ⋅min ，求反应器的出口转化率？
2
σ2
σt 5
解：
θ=
2
=
112. 152=0. 5 ①分
σ2θ=
1
N ⇒N =2 ②分
τ=
N =15
则每个反应器的停留时间为2=7. 5min ①分
对第一个釜进行物料衡算
C (-r kC 2
A 0=C A 1+A 1) τ1=C A 1+A 1τ1 ①分
整理得
7. 5C 2
A 1+C A 1-1=0 ①分 《化学反应工程》(第 3 页 共 3 页)
①分
,,,,,, ,,,,,,,
的_温度_梯度和_浓度_梯度。
１１、对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床
2014级化学工程与工艺（本） 称为_聚式流化床_。
《化学反应工程》试卷3
１２、当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的_双膜模型_；一是按非稳态扩散处理模型，如溶质渗透模型和表面更新模型。
１3、活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。 １4、生成主产物的反应称为_主反应__，其它的均为副反应。
１5、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积V p 的球粒子直径，表达式d v =__(6VP /1、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表1/3
_。
达个参数间的关系，简称_数学模型_。
二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题χ=n K 0
-n K
2分，共30分）
K 1、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____2、着眼反应组分K 的转化率的定义式为_
n K 0_。
装置。
3、理想反应器是指 全混流反应器、平推流反应器 。
A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜
４、具有良好搅拌装置的釜式反应器按 全混流 反应器处理，而管径小，管子较长和流速-
d ψ
=k m dt d C i ψd
较大的管式反应器按 平推流 反应器处理。
2、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对
dQ 反应物有强内扩散阻力时，d 为__C__。
r dQ ５、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为Q G =Q 〉
G
r A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1 、 ,
dT dT 3、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。 ６、平推流反应器的返混为____0___。
A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 ７、一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用_初始速率法_C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度 4、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___A____。 法来求反应级数。
A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 ８、分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_平均生产速率 最大_、_生产经费最低_C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度
5、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。 为目标进行优化的。
A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 ９、测定气-液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 __扩散阻力_，使反应在动力学区域内进行。
6、流化床反应器中的操作气速
U 0
是根据具体情况定的，一般取流化数
U 0m f
在__B__范
１０、在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使围内。
A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5
用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显
7、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条
《化学反应工程》(第 1 页 共 3 页)
件 C
A ．移热速率>放热速率 B．移热速率放热速率随温度的变化率 D ．移热速率随温度变化率
8、气固催化反应本征速率是指排除 C 阻力后的反应速率。
A ．外扩散阻力 B．内扩散 C．内外扩散 D．吸附和脱附 9、等温液相反应 A+B→P rp=klCACB， 2A→R rR=k2CA2
P 为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P 的收率着眼适宜选用 D A ． 间歇釜式反应器，A 和B 一次性加入； B．全混流反应器； C ．半间歇釜式反应器，A 一次性加入，B 连续滴加； D ．半间歇釜式反应器，B 一次性加入，A 连续滴加。
10、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个 B 反应。
A ．慢速 B．可逆 C．自催化 D．不可逆 11、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应
A
P
S 若保持相同的
转化率x A ，调节反应温度使k 2/k1降低，则P 的收率将 A
A. 增大 B．减小 C．不变 D．先增后减 12、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为___A___。 A. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间 13、阶跃示踪法测定停留时间分布 对应曲线为___B___。
A. E（t ）曲线 B. F（t ）曲线 C. I（t ）曲线 D.y （t ）曲线 14、气固催化反应的内扩散模数 ，其中L 为特征长度，若颗粒为球形则L=___D___。 A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3
15、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用___A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器
C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器
高度L f ，完全是由于气泡的体积所造成； 3）气泡相为向上的平推流，大小均一； 4）反应完全在乳相中进行； 5）气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和。 3、简述双膜理论？
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻
力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。
4、简述理想反应器的种类？
通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）
反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。
5、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？
答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的
组成进行计算便可以达到反应的转化率 6、简述理想反应器的种类。
答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤
出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间
四、计算题(每题10分, 共20分)
1、(A) (P) (S)
k 3→C 6H 4Cl 2k 1→C 6H 5Cl −C 6H 6−−−
三、简答题(每小题5分, 共30分)
dC A dC P
=k 1C A =k 1C A -k 2C P dt 反应速度；dt ，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混
-
流反应器内进行这一反应时, 求目的产物P 的选择性S P ，其中
2
，r R =k 1C A ，其活化能为E 1；r S =k 2C A ，其活化能为E 2，当
A
1
、对于反应
k 1=1. 0(h -1) , k 2=0. 5(h -1) ，V v 0=τ=1(h ), C P 0=C S 0=0, C A 0=1mol /l 。
解：等容积釜串联应有τ=τ1+τ2 τ1=τ2=1/2τ=0. 5h ①分 对第二个全混流反应器作物料衡算
E 1 ＞E 2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？ k 10r R k 10e -E 1/RT
S R ==C =e A -E 2/RT
r k k e S 2020答：对于平行反应
E 2-E 1
RT
，所以，当E 1＞E 2时应尽可
能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率 2、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？
1）以U 0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度U mf 通过，而其余部分
以（U 0-U mf ）则全部以气泡的形式通过； 2）床层从流化前的高度L mf 增高到流化时的
C A
V 0(C A 1-C A 2) =k 1C A 2V 2
①分
《化学反应工程》(第 2 页 共 3 页)
∴
C A 2=
C A 0C A 1
=
1+k 1τ2(1+K 1) 2 K 1=k 1τ1=k 1τ2=0. 5 ①分
解得C A 1=0. 30mol /l ①分 同理对第二个釜进行物料衡算
2
C A 1=C A 2+(-r A 2) τ2=C A 2+kC A 2τ2 ①分
对于P:
V 0(C A 1-C A 2) =V 2(k 1C A 2+k 2C P 2)
①分
C P 2=
K 1C A 0K 1C A 0
(1+K ) 2(1+K ) (1+K )(1+K ) 2K =k τ=0. 25解得C A 2=0. 144mol /l ①分
∴
12+12 222②分
C x C A 0-C A 21A 2
=1=0. 444mol /A =
(1+0. 5) 2
l C =-0. 144
=85. 6%
①分
A 01
C =0. 50. 5
P 2
(1+0. 5) 2(1+0. 25) +
(1+0. 5)(1+0. 25) 2 ①分
∴C S 2==1-(0.444+0.391) =0.165mol/l ①分
C P 2 C =0. 391
S 20. 165=2. 37 ①分
2. 有一个反应器测其方差
σ2t =112. 5min 2
, =15min ，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B → 2R，已知-r A =kC A C B ，
C A 0=C B 0=12mol /l ，k =1l /mol ⋅min ，求反应器的出口转化率？
2
σ2
σt 5
解：
θ=
2
=
112. 152=0. 5 ①分
σ2θ=
1
N ⇒N =2 ②分
τ=
N =15
则每个反应器的停留时间为2=7. 5min ①分
对第一个釜进行物料衡算
C (-r kC 2
A 0=C A 1+A 1) τ1=C A 1+A 1τ1 ①分
整理得
7. 5C 2
A 1+C A 1-1=0 ①分 《化学反应工程》(第 3 页 共 3 页)
①分