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反应工程考试复习资料

来源:个人技术集锦
1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系?

答:空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混,具有相同的停留时间且等于反应时间,恒容时的空时等于体积流速只比,所以三者相等。 2、简述非理想流动向扩散模型的特点 答:①在管内径向截面上流体具有均一的流速。②在流动方向上流体存在扩散过程,该过程类似于分子扩散,符合Fick定律。③轴向混合系数 在管内为定值。④径向不存在扩散。⑤管内不存在死区或短路流 3、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?

答:阶跃示踪发是对于定是常态的连续流动系统,在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为CA0的流体,同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t),F(t)=Ct /C 0。

4、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?

答:脉冲示踪法是对于常态的连续流动系统,在某瞬间t=0将流入体系的流体切换为含有示踪剂A且浓度为CA0的流体,同时保持体系内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t),F(t)= CA /CA0

5、气-固相催化反应的动力学步骤? 答:①反应物从气流主题向催化剂的外表面和内孔扩散。②反应物在催化剂表面上吸附。

③吸附的反应物转化成反应的生成物。④反应生成物从催化剂表面上脱附下来。⑤脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。 6、简述双膜理论 答:该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞留状态的气膜和液膜,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题内组成均一,不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内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模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。

7、简述固定床反应器的优缺点? 答:①催化剂在床层内不易磨损②床层内流体的流动接近于平推流,与返混式反应器相比,用较少的催化剂和较小的反应器③容积来获得较大的生产能力④固定床中传热较差⑤催化剂的更换必须停产进行 8、简述理想反应器的种类及其特点? 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,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。 9、气固催化测定本征动力学的基本要求,及其原因和采取的措施?

答:测定气固催化本征动力学时,必须消除内、外扩散的影响,使过程属于动力学控制。

原因:仅在这种情况下的宏观动力学与本征动力学相同。

措施:增大外扩散传质系数(增强对流)及催化剂颗粒的外表面积;减小催化剂颗粒体积。

10、简述建立非理想流动的流动模型的步骤?

答:通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布;根据所得的有关E(t)或F(t)的结果通过合理的简化提出可能的流动模型,并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数;结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果;通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。

11、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?

答:脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A,并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线E(t),E(t)=CtV/M

12、简述气-液反应的宏观过程:A(g)+bB(l)→产物(l)?

答:①反应物气相组分从气相主体传递到液相界面,在界面上假定达到气液相平衡;②反应物气相组成A从气液相界面扩散入液相,并在液相内反应;③液相内的反应产物想浓度下降方向扩散,气相产物则向界面扩散④气相产物向气相主题扩散 13、简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型和拟均相一维模型的特点? 答:凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。非均相模型考虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度的差别,考虑在流体流动的方向(轴向)上有温度和浓度的变化,而在与流向垂直的截面上(径向)则是等温和等浓度的。

14、对于可逆放热反应如何选择操作温度?

答:①对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度②这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值③而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

15、停留时间分布函数F(t)的含义? 答:在定常态下的连续稳定流动系统中,相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体,在出口流体中停留时间小于t的物料所占的t分率F(t)。F(t)0E(t)dt。

16、简述气-固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点?

答:凡是流体通过不懂的固体物料所形成的床层而进行反应的装置为的、固定床反应器,拟均相二维模型是忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别,同时考虑流体在轴向和径向上的温度梯度和浓度梯度。

17、简述流化床反应器的缺点?

答:①气流状况不均,不少气体以气泡状态经过床层,气-固两相接触不够有效;②粒子运动基本上是全混式,因此停留时间不一。在以粒子为加工对象时,影响产品质量的均一性,且粒子的全混造成了气体的部分返混,影响反应速率和造成副反应的增加;③粒子的磨损和带出造成催化剂的损失,冰妖设置旋风分离器等粒子回收系统。

1不论是设计、放大或控制,都需要对研究对象做出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称数学模型 2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扩散阻力,反应在动力学区域内进行 3催化剂的孔半径与分子大小的数量级相同,在这样小的微孔中的扩散系数与分子的构型有关,称为构型扩散

4单位反应体积所能处理的反应混合物的体积流量称为空速

5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模理论;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。 6独立反应是不能由其他反应线性组合而得到的反应

7对于多孔的催化剂,分子扩散很复杂,当微孔孔径在约0.1um,分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素,这种扩散称为努森扩散

8多级全混流反应器串联,反应器级数越多,反应推动力增大,趋近于平推流反应器

9多级全混流反应器的计算有解析法和图解法两种方法。

多重反应系统中独立反应数可根据观察法、计量系数矩阵法和院子矩阵法的确定。 10反应过程的原料中各组分之间往往不符合化学计量关系,通常选择不过量的反应物为关键组分。

11反应器中消除打旋现象得方法有加设挡板和偏心安装。

12分批式完全混合反应器的优化分析是以平均生产速率YR最大、生产经费最低为目标进行优化。

13化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。

14化学反应工程研究对象是工业规模的化学反应过程。

15阶跃法F(t)表达式为F(t)= Ct/C0。 16介于非凝集态与完全凝集态之间的混合称为部分凝集态。

17具有良好搅拌装置的釜式反应器按理想混合反应器处理,而管径晓,管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。

18绝热床反应器由于没有径向创比创热,一般可以当作平推流处理,只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化,因此一般

可用拟均相一维模型来计算。 37 两个全混流反应器并联,混合后的出口19空速的倒数称为标准接触时间。 20气-固相催化反应器包括绝热式和换热浓度表达式CCA0Af,a式两种类型。

12k。

21气体在固体表面上的吸附中物理吸附是38 球星催化剂一级反应 ,Thiele模数的表靠范德华力结合的,而化学吸附是靠化学键力结合的。

达式RpksSgp22气液反应的八田准数是与气固催化反应3Deff,A。

thiele模数相对应的准数

23全混流反应器的返混最大。

24若气液反映化学吸收增前因子 β>1,降低液相传质阻力所占比例。

25三传一反是化学反应工程的基础。 26生成主产物的反应称为主反应,其他的均为副反应。

27双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双模分子扩散过程的叠加,相间传质总阻力等于双模传质阻力的加和。

28停留时间分布的密度函数E(0)= t E(t) 。 29停留时间分布的密度函数在t≥0时,E(t)>0。

30一个可逆的均相化学反应,如正、逆两向反应级数为未知时,采用初始速率法来求反应级数。

31由于各种物质及热的作用,催化剂的组成及结构渐起变化,导致活性下降及催化性能劣化,这种现象称为失活。

32在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为反应量=输入量—输出量。

33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,以垂直管最为常用,它同时具有传热,控制气泡

聚并甚至减少颗粒带出的作用。 35转化率、收率和选择率的关系式为 Y= XAS。

34主反应活化能大于副反应活化能,温度增高有利于选择率的增大;主反应活化能小于副反应活化能,温度降低有利于选择率的增大。

36 aA+bB→pP+sS对于反应,则

rpPa(rA)。 37 颗粒的形状系数φs对于球体而言,φs=1,对于其他形状的颗粒φs <1。

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