二、多选题（共20小题，每题1分）
6/15
1、一个反应器的特性一般从如下哪几个方面进行描述？
（）A、体积大小B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递
2、稳态连续操作的反应器特点包括：
（）
A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零
32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时，下列哪些说法是正确的：
（）
A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零
4、在对间歇反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：
（）
A、流入量
B、流出量C、反应量D、累积量
5、全混流反应器的特点包括：
（）A、瞬间理想混合B、返混程度最小
C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为时间
6、平推流反应器的特点包括：
A、瞬间理想混合B、返混程度为零
C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为空间
（）
7、其一级不可逆反应在中进行时可能有1至3个定常态操作点，则稳定的操作点可能有几
个？
（）
A、没有
B、1个
C、2个
D、3个
8、可以通过下述何种方式来有效消除固定床反应器的壁效应现象：
（）A、增大催化剂颗粒粒径B、减少催化剂颗粒粒径
C、增大反应器直径D、提高反应器长度
9、固定催化反应床层的空隙率是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当过
BB
大或床层填充不匀时，会导致流体产生：
（）
A、沟流现象B、短路流
C、壁效应
D、床层热点
10、若气固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：
（）A、减小催化剂粒径B、改善床层空隙率均一C、增大反应器直径
11、若气固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：
（）A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径
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12、气固多相催化反应本征动力学的推导一般涉及到下列哪些项？
（）A、表面吸附B、内扩散C、表面反应D、表面脱附E、外扩散
13、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降P：
（）A、提高流体线速度B、减少流体线速率C、提高床层空隙率
14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出口转化率时可采用
x
AN
1
1
1k
N
N
公式
进行计算，该公式必须满足三个条件，它们是：
（）
A、各釜温度一致B、各釜体积相同C、一级可逆反应D、一级不可逆反应
15、如图所示为某可逆放热气-固相催化反应的平衡曲线，为最佳温度曲线，则反应速度为
零的点包括：
（）
a、b、c、d、Ge、C
16、对于多段绝热固定床反应器，采用段间换热装置的目的主要是为了：
（）A、消除轴向温度梯度B、提高反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度
17、为了提高级数相对较高的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种做法是合理的：
（）
A、选全混流不选平推流
B、选平推流不选全混流
C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流
D、选间歇反应器不选平推流
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18、提高气固多相催化反应催化剂的有效利用系数的方法包括如下哪几项？
（）A、提高反应温度B、增大催化剂的粒径
C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率
19、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制，且所进行的催化反应为快反应，代表主体浓度，代表催化剂颗粒外表面浓度，下面的哪几项是合理存在的？
（）
A、大于B、小于C、近似等于零D、等于
20、重油催化裂化不宜选用的反应器包括：
（）A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器
三、判断题（共20小题，每题0.5分）
1、装置结构、尺寸、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从而改变反应的动
力学特性。
（×）
2、非等分子反应体系的摩尔膨胀因子不等于零，因此不同反应时间对应的体积流率总
将是不一样的。
（×）
3、连续操作的反应器的空时就是物料在反应器内部反应时间。
（×）
4、连续操作的反应器内部反应温度及压力等条件发生变化，则空时、空速也将发生变
化。
（√）
5、对于n>0的反应，的容积效率总是大于间歇釜式的反应器。
（√）
6、对于反应级数n>0的反应，完成相同的生产任务，采用多釜串联的全混流反应器的
容积效率小于单釜操作。
（×）
7、平推流反应器进行恒温恒压等分子反应时，空间时间与反应时间相等。
（√）
8、采用全混流反应器进行反应级数n>0的反应，当生产任务确定后，串联的反应器级
数越多，反应器的容积效率越低。
（×）
9、当多相催化反应过程为外扩散过程所控制时，通过减少催化剂颗粒粒径可以显著提
高宏观反应速度。
（×）
10、间歇反应器的反应物达到一定的转化率与反应器体积大小无关，反应器体积大小
取决于生产强度。
（√）
11、对于稳态反应器内进行的化学反应，其反应速率总是固定不变的。
（√）
12、定常态操作的反应器移热速率与放热速率相等，则可以认为该反应器是稳定的。
9/15
（×）
13、完成相同的生产任务，对于级数大于零的反应，多釜串联的反应器容积效率总是
高于单釜。
（√）
14、对于反应级数n>0的反应，间歇釜式反应器的平均反应速率总是高于全混流反应
器，因此完成相同的生产任务所需要反应器体积总是小于全混流反应器。
（×）
15、脉冲实验测得某一反应器内的流体质点存在明显的停留时间分布，则可认为该反
应器一定存在返混现象。
（×）
16、定常态操作的反应器移热速率等于放热速率不足以说明该操作点是稳定的定常态
操作点。
（√）
17、可以通过提高固定催化床反应器床层空隙率来降低床层阻力降P。
（√）
B
18、减少催化剂颗粒粒径可以显著提高一个以内扩散为控制步骤的多相催化反应过程。
（√）
19、流体质点存在停留时间分布一定是由于返混所造成的。
（×）
20、多相催化反应催化剂的效率因子与催化剂的平均孔径相关，孔径越小，则效率因
子越大。
四、简答题（共6小题，每题5分）
1、简要说明化学反应工程研究的任务主要包括哪些？
答案要点：
（1）研究反应器的三个传递特性及所进行反应的动力学特性；
（2）确定反应器的型式及操作方式；
（3）对反应器进行最佳设计及确定最佳的反应器条件；2、简要说明研究化学反应工程学的基本方法包括哪些？
答案要点：
基本方法是：
模型方法，包括
（1）物料衡算模型；
（2）热量衡算模型；
（3）动量衡算模型；
（4）反应动力学模型；
10/15
（×）
x
dx
A
A
x
dx
A
A
（5）参数计算式。
3、简要说明反应器的特性具体包括哪些内容？
答案要点：
（1）流动状态特性；
（2）混合状态特性；
（3）传热特性
4、理想反应器包括哪些形式？
试写出它们的基本设计方程式。
答案要点：
理想反应器的形式包括：
（1）理想混合间歇搅拌反应器；
（2）理想平推流反应器；
（3）全混流反应器
基本设计方程式：
（1）理想混合间歇搅拌反应器：
tC
A0
r
0A
（2）理想平推流反应器：
C
A0
r
0A
（3）全混流反应器：
CC
A0A
r
A
5、气固多相催化反应一共分为哪七个步骤？
答案要点：
（1）反应物从气流主体扩散到固体催化剂的外表面（外扩散过程）
（2）反应物进一步向催化剂的微孔内扩散（内扩散过程）
（3）反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）
（4）吸附的反应物转化为反应的生成物（表面反应过程）
（5）反应物从催化剂的内表面上脱附下来（脱附过程）
（6）脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）
（7）生成物分子从催化剂外表面扩散到主体气流中被带出（外扩散过程）
11/15
i
1
6、单一反应的反应器形式及操作方式的选择根据与关系可以包括三种情况，试说明这
r
A
三种情况分别采用何种反应器形式及操作方式？
并比较其优劣顺序。
答案要点：
1
（1）与呈单调上升（一切n>0的不可逆等温反应）：
r
A
优劣顺序：
平推流-多釜串连全混流-单釜全混流；
1
（2）与呈单调下降（一切n<0的不可逆等温反应）：
r
A
优劣顺序：
单釜全混流多釜串连全混流平推流；
1
（3）与的曲线上存在极小值（自催化反应或绝热操作的放热反应具有该特性）r
A
优劣顺序：
单釜全混流串连平推流—平推流—全混流；
五、计算题（共2小题，每题5分）
1、（5分）某反应器的脉冲示踪的测试数据如下：
t,s
C,
10
0
20
3
30
5
40
5
50
4
60
2
70
1
80
0
应用此反应器进行一级不可逆反应，已知该反应在全混流反应器内进行时，当在相同的下，
其出口转化率
模型模拟）。
解：
x0.82
A
，试求该反应在本反应器中进行时的出口转化率（设可按多釜串联
（1）求该反应的平衡常数：
t
tC
C
i
i
100203305405504602701800
03554210
40s
根据的设计方程可知：
12/15
i
t
1k
N
3
CxCxA0AA0A
rkC（1x）AA0A
0.82
40s
k（10.82）
k0.1139s
1
（2）多釜串联模型计算转化率：
2
t
t2Ci
Ci
t
2
10
2
020
2
330
2
5402550246003554210
2
270
2
180
2
0
40
2
190
2
2
t
2
190
0.1188
1600
N
1
2
1
0.1188
8.42取8釜
转化率：
x1
A
1
N
1
1
10.1139
40
8
8
0.973
2、（5分）在一固定床反应器中装填6mm球型催化剂进行AP的一级不可逆反应。
在反应条件下外扩散影响可以忽略，本征动力学方程为：
rkCmol/s.kgCat
AA
k4.5210
-3m3
/s.kgCat
已知=1，有效扩散系数为0
5103cm3/s
，颗粒密度
1000kg/m
3
，要
求A的转化率为80%，每天生产100的产品P，试求：
（1）该过程的宏观反应速率；
（2）为达到工艺所要求的生产能力，需装填多少公斤的催化剂？
（注：
单位颗粒体积速率常数与床层本征动力学常数k间的关系为：
kkv
，
当
s
3
时，
tanh
1
s
）
解：
（1）宏观反应速率：
13/15
kvk4.52s
1
R
s
p
kv4.523102
De510310
4
9.02
r
obs
31131
10.296
stanhss9.029.02
kCkC1.338mol/m3.s
ASAG
（2）填装催化剂的量W：
Wdx
A
FkC（1x）
A0A0A
F1FWA0lnP
kC1xxkCA0AA
A0
1
ln515kg
1x
A
六、论述题（共2小题，每题10分）
1、化学反应工程研究和核心问题是“三传一反”，何谓“三传一反”？
对于规模放大后的工程
问题往往会出现“放大效应”，你对“放大效应”是如何理解的？
放大效应是否具有科学的必然性？
答案要点：
（1）三传一反：
质量传递、热量传递、动量传递和反应动力学
（2）装置中的“三传”是极其复杂的，规模放大时的“三传”也随之发生变化，即出现“放大效
应”，因此要解决好装置的放大效应，就必须对反应器内流体的三传（传热、传质、动量传递）有一个十分清晰的认识；
（3）放大效应不具备科学的必然性。
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