中国石油大学(北京)远程教育学院模 拟 考 试 卷化学反应工程试卷 A (开卷 )答案一、在体积为 2.5m3 的理想 BR 反应器中进行液相等温一级基元反应AP ,k = 2.78× 10-3 s-1 , 进 口 摩 尔 流 率 FA0 = 11.4 mol/s, 反 应 物 A 初 始 浓 度04/ACmolL ,求:(1)当反应器中 A 的转化率为 80%,求所需的时间?( 6 分)(2)若将反应移到 CSTR 中进行,其它条件不变,求所需反应器体积?(6 分)(3)若将反应移到 PFR 中进行,其它条件不变,求所需反应器体积?(6 分)解:(1)由 BR 设计方程可得反应所需的时间为:31111lnln579( )12.78*1010.8tskx(2)由 CSTR 的设计方程可得反应器的体积为:003011.40.84100.7( )(1)2.78104(10.8)AAAAAAAFXFXVLrkCX(3)由 PFR 的设计方程可得反应器的体积为:00030000111.4lnln51650( )(1)(1)2.78104AAXXAAAAAAAAAAdXFdXFVFLrkCXkCX二、在一个等温活塞流反应器中进行气相反应:CBA2,该反应对 A 和 B均是一级。 反应器的入口体积流率为2.5L/min ,进料为等摩尔的组分A 和 B。入口 温 度 和 压 力 分 别 是 727℃ 和 10atm。 在 此 温 度 下 的 反 应 速 率 常 数 k =4L/mol· min 。求:(1)反应器入口处(即XA=0 时) A 的浓度?(4 分)(2)反应器入口处(即XA=0 时)的反应速率?( 4 分)(3)当 A 的转化率为 40%时的浓度?( 4 分)(4)当 A 的转化率为 40%时的反应速率?( 6 分)解:对于反应CBA2,2211入口处: FA0=FB0,则 yA0=0.5,所以10Ay(1)由理想气体定律可得入口处A 的浓度为:A0A0yP0.510atmC0.061(mol / L)RT0.082(L atm / mol K)(727273)K(2)入口处的反应速率:223AA0B0A0rkCCkC40.0610.0611.4910(mol / dmL)(3)当 A 的转化率为 40%时 A 的浓度为:AA0A0A01X1XCCCC0.061(mol / L)1X1X(4)当 A 的转化率为 40%时 B 的浓度为:BBA0A0A0b2X1X12X10.8a1CCCC0.0610.0203(mol/ L)1X1X1X10.43AABrkC C40.0610.02034.9610 (mol / L min)三、有如下平行反应:其动力学方程分别为:3.01BAPCCkr,8.15.02BASCCkr,其中121kk,(1)当 A 和 B 的初始浓度为LmolCCBA/2000,A 和 B 均从反应器入口加入,计算 A 的转化率为 0.9 时的瞬时选择性。(6 分)(2)对该平行反应,采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性?(8...