1、化環(huán)100607反應工程復習大綱.填空題1化學反應速率可以表為人前提是反應體積恒定2.化學反應過程按操作方法分為間歇操作、連續(xù)操作、半間歇操作（匕）。3.aA+bBpP+sS對于反應，則rP4化學反應速率式為-rA=KcC：C£，用濃度表示的速率常數(shù)為KC，假定符合理想氣體狀態(tài)方程，如用壓力表示的速率常數(shù)K，則KC=（RT）3卩）KP。5在構成反應機理的諸個基元反應中，如果有一個基元反應的速率較之其他基元反應慢得多，該步驟的反應速率即代表整個反應的速率，其他基元反應可視為處于擬平衡態(tài)p（主）6如果平行反應s（副）均為一級不可逆反應，若竹左副，提高選擇性應提高溫度7一級連串反應AhPJ

2、S在平推流反應器中，為提高目的產(chǎn)物P的收率，應降低8氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠范德華力結合的，而化學吸附是靠化學鍵力結合的。物理吸附的吸附熱要_小于化學吸附熱，物理吸附是_多分子層吸附，而化學吸附是_單分子層吸附uLPDs，（）Pe很大時，即擴散系數(shù)相對非常小，反應器中物料10.在軸擴散模型中，彼克萊準數(shù)e_的流動形態(tài)接近平推流或活塞流11在軸擴散模型中，彼克萊準數(shù)愈大軸向返混程度就愈小12對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當孔徑較大時，擴散阻力是由分子間碰撞所致，這種擴散通常稱為分子擴散（容積擴散）14氣固相催化反應的西勒模數(shù)=13對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當微孔孔徑在

3、約0.1um時，分子與孔壁的碰撞為擴散阻力的主要因素，這種擴散稱為努森擴散_。，它是表征內擴散影響的重要參數(shù)，其中L定義為_催化劑顆粒的特征長度。15.工業(yè)催化劑的三個要求是：活性好、選擇性高、壽命長。16具有良好攪拌裝置的釜式反應器按全混流反應器反應器處理，而管徑小，管子較長和流速較大的管式反應器按_平推流反應器處理。17全混流反應器的空時T是反應器的反應體積與進料流體的體積流量之比。18對于恒容的平推流管式反應器_平均停留時間、空時_一致。19.對于循環(huán)操作的平推流反應器，當循環(huán)比B0時為平推流反應器，而當BR時則相當于全混流反應器。20對于反應級數(shù)n>0的反應，為降低反應器容積，應

4、選用平推流反應器為宜。(比較CSTR和PFR所需要的體積，通過作圖很直觀，一個的空時是曲線下面的面積，一個是矩形的面積)21平推流管式反應器t二t時，f(t)=_00。平推流管式反應器心壬時，f(t)=0_。平推流管式反應器t二壬時，F(xiàn)(t)=1_。平推流管式反應器tV彳時，F(xiàn)(t)=0_。平推流管式反應器其f(8)曲線的方差_0y2平推流管式反應器其f(t)曲線的方差°；_01丿et全混流反應器t=0時f(t)=t。y2全混流反應器其f(8)曲線的方差_1y2全混流反應器其f(t)曲線的方差°；PFR的f(t)和F(t)CSTR的f(t)和F(t)冷嚴吩)=1-嚴屮|甲二

5、產(chǎn)a；=122脈沖示蹤法測定停留時間分布首先求得的曲線為_f(t)曲線。CAC階躍示蹤法測定停留時間分布o對應曲線為F(t)曲線。)23 微觀流體混合的混合態(tài)稱為_非凝集態(tài)或非離析態(tài)或最大混合態(tài)若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱為_微觀流體。若流體是以若干分子所組成的流體微團作為單獨的運動單元來進行微團之間的混合，且在混合時微團之間并不發(fā)生物質的交換，微團內部則具有均勻的組成和相同停留時間，這種流體稱為_宏觀流體。宏觀流體混合的混合態(tài)稱為_凝集態(tài)或離析流24 固定床中催化劑不易磨損是一大優(yōu)點，但更主要的是床層內流體的流動接近于平推流，因此與返混式的反應器相比，可用_較少量的

6、催化劑和_較小的反應器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力。25 氣固相催化反應的西勒模數(shù)的大小可判別內擴散的影響程度，西勒模數(shù)愈大，則粒內的濃度梯度就_愈大，反之，西勒模數(shù)愈小，內外濃度愈近于_均一。坦克萊準數(shù)表示_極限化學反應速率與_極限外擴散速率之比，坦克萊準數(shù)越大，則外擴散效率因子_越小，外擴散對催化劑顆粒內化學反應的影響越_越嚴重26在氣一固相催化反應中，反應速率一般是以單位催化劑的重量為基準的，如反應A-B,A的反應速率的定-1dnr=a義為_AWdt。二lJkceT27氣一固相催化反應的西勒模數(shù)'De，它是表征內擴散影響的重要參數(shù)，數(shù)值平方的大小反映了_最大反應速率與_最大內擴散速率

7、_之比。28 活化能的大小直接反映了_反應速率對溫度的敏感程度。29 對于氣固相催化放熱反應，通常催化劑顆粒內部與催化劑顆粒外表面的溫差_較小，催化劑顆粒外表面與氣相主體間的溫差最大可達到_一個絕熱溫升。30摩爾收率與轉化率及選擇性的關系為收率=轉化率X選擇性31. 在建立數(shù)學模型時，根據(jù)基礎資料建立物料、熱量和動量衡算式的一般式為反應消耗量+累積量=輸入量-輸出量，32. 反應器的熱穩(wěn)定性是指反應器_抗干擾能力的大小，這種擾動是_瞬時的。反應器的靈敏性是指參數(shù)波動時，_系統(tǒng)狀態(tài)變化的大小，這種參數(shù)波動是_持續(xù)性的。dQdQr>gdTdT33. 反應器設計和操作通常要求：_定態(tài)、熱穩(wěn)定和

8、不靈敏.34. 催化劑顆粒或反應器熱穩(wěn)定的必要條件為：（移熱速率線斜率放熱速率線斜率或35. 在同一操作條件下，可以有2個或2個以上操作狀態(tài)，均滿足定態(tài)條件：放熱速率=移熱速率，這種現(xiàn)象稱為多態(tài)_，處于高溫下的操作點稱為_高態(tài)，處于低溫的則稱為_低態(tài)36. 絕熱式固定床反應器對絕熱的理解為：_與外界無熱交換和_反應放熱完全由反應物系自身吸收對絕熱式固定床反應器，當體系絕熱溫升或物料進口溫度或穿過催化劑床層氣體線速度時，床層越容易著火（越大、越高、越小）37. 反應器熱交換中，要求采用傳熱面積或溫差進行換熱，有利于反應器的熱穩(wěn)定。（大、小）38氣固催化反應時，若氣相主體溫度較小幅度的提高，引起催

9、化劑顆粒表面溫度的猛增，這種現(xiàn)象稱為催化劑顆粒，對應顆粒著火時的溫度，稱為催化劑顆粒的臨界著火溫度。（著火、氣相主體）（注意催化劑顆粒的臨界著火溫度定義為顆粒著火時對應的氣相主體溫度，而不是催化劑顆粒表面溫度，與臨界熄火溫度、CSTR或PFR的飛溫或熄火進行比較復習）39. 固定床反應器在上操作區(qū)（高溫區(qū)、擴散控制）進行操作時，氣相主體溫度與催化劑顆粒表面的溫差最大可達到（一個絕熱溫升）（32-39供部分學有余力的同學自學用，不屬考試范圍）40. 非理想流動不一定是由返混造成的，返混造成了和反應物濃度的降低。（停留時間分布）二選擇題1化學反應CO+3H2°CH4+H2°，其

10、中化學反應計量系數(shù)為-1的是哪種物質。（A）A.COB.H2CHC.4D.HO計量系數(shù)的定義，正負號，注意，反應物的化學計量系數(shù)為負，而生成物為正）2對于反應aA+bBpP+sS,則rp=(-rA)。(A)(加絕對值)IaIA.B.aC.pD.p3氣相反應4A+B-3R+S進料時無惰性氣體，A與B以3:1的摩爾比進料，則膨脹因子§a=。（C）A. 1/4B.2/3C.-1/4D.-2/3（膨脹因子的定義，注意，膨脹因子表示一摩爾該物質完全轉化，引起系統(tǒng)體積的變化）4反應C4H10A2C2H4+H2，k-2.0s-1，則反應級數(shù)n=2，。(B)A.0B.1C.2D.35反應A+BfC，

11、已知k=°.15s-1，則反應級數(shù)n=。(B)A.0B.1（能夠從單位上反推反應級數(shù)）C.2D.36如果平行反應S副）均為一級不可逆反應，若E±>E提高選擇性應A.提高濃度B.降低濃度C.提高溫度副D.降低溫度。(C)7一級連串反應APfS在全混流釜式反應器中進行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時的最優(yōu)空時ToptD)ln(K/K)21A.K-KA.21ln(K/K)12BK-K21ln(K/K)1-CQkkC128一級連串反應APfS在平推流管式反應器中進行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時的反應時間optC)ln(K/K)12B.K2-K121ln(K/K)C.K-KC.21ln(K

12、/K)21D<KKD12（連串反應的最佳反應時間，由此可求得最佳反應器體積，要注意對CSRT，結論是不一樣的，因為CSTR的物料衡算方程與PFR不一樣）9一級不可逆液相反應A=2R，Jo二2.30kmo1/m3，出口轉化率Xa二0.7，每批操作時間t+to=2.06h，裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天，Mr=60，則反應器的反應體積V為A.19.6B.20.2C.22.2D.23.4（能進行間歇反應器體積的計算，間歇反應器的反應體積決定于一批物料的體積）10對于反應級數(shù)nV0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A.平推流反應器B.全混流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器D.全

13、混流串接平推流反應器（注意級數(shù)小于0,如果大于0呢？應該選用PFR）11于可逆吸熱反應，為提高反應速率應A.提高壓力B.降低壓力。（C）C.提高溫度。(B)D.降低溫度m3。(C)12對于單一反應組分的平行反應應器為。（A）S副），其瞬間收率9p隨ca增大而單調增大，則最適合的反A. 平推流反應器B.全混流反應器C.多釜串聯(lián)全混流反應器D.全混流串接平推流反應器（為提高收率，應該在高濃度下操作，所以選擇平推流）13反應級數(shù)n=時微觀流體和宏觀流體具有相同的反應結果。（C）A. 0B.0.5C.1D.2（一級反應的特殊性，一級往往是一個分界點，由此請自己歸納出至少3點以上一級反應的特殊性，均可能

14、考到，比如一級反應轉化率與反應物初始濃度無關）14下列屬于理想吸附等溫方程的是。（A）A. Langmuir型B.Freundlich型C.Temkin型D.BET型15.下列不屬于Langmuir型等溫吸附的假定的是。（B）A. 均勻表面B.多分子層吸附C.分子間無作用D.吸附機理相同（理想吸附的概念，L型的吸附方程的成立的前提條件，即將復雜的吸附過程進行模型化簡化的方式）kcn-116氣固催化反應的內擴散模數(shù)=lJ=，其中L為特征長度，若顆粒為圓柱形則L=。（C）DeA. 厚度/2B.RC.R/2D.R/3（L表示催化劑顆粒的特征長度，L增大或減小對西勒模數(shù)的影響，進而影響內擴散效率）18

15、. 對于氣一液相反應中等速率反應，為提高反應速率，使其轉變?yōu)榭旆磻獞x用裝置。（D）A. 填料塔B.噴灑塔C.鼓泡塔D.攪拌釜（不同反應速率的氣液反應，有對應的適合的反應器，主要處決于反應時間的長短即氣液兩相接觸時間的長短，A快，B瞬間，C慢，D可快可慢，應用較廣，攪拌劇烈時可加快慢反應）19. 工業(yè)上進行的化學反應，原料中反應物摩爾量之比一般不符合化學計量關系，例如甲烷水蒸氣催化轉化反應，水蒸氣過量；乙烯催化氧化反應制環(huán)氧乙烷，氧過量。所以在反應系統(tǒng)的分析計算中多選用關鍵組分。根據(jù)實際需要，關鍵組分是指：（A，C）A. 不過量的反應物B. 目的產(chǎn)物C. 各反應物中價值最高的組分D. 價值最高

16、的反應產(chǎn)物20如果連續(xù)操作的反應器達到定態(tài)，那么反應器中的濃度、溫度等參數(shù)（A）A. 不隨時間變化，可能隨位置變化B. 隨時間變化，也隨位置變化C. 不隨時間變化，也不隨位置變化D. 隨時間變化，但不隨位置變化（連續(xù)反應器的定態(tài)的理解，可擴展到任何連續(xù)操作的定態(tài)或叫穩(wěn)態(tài)）21間歇反應過程是一個非定態(tài)過程，反應器的組成隨時間改變。以下說法哪些是正確的：（C,D）A. 間歇操作過程包括了裝料、反應、卸料和清洗等步驟，但就反應過程本身而言，仍屬于定態(tài)過程B. 在間歇反應器中進行的單一反應，產(chǎn)物的濃度總是隨著反應時間的延長而增高C. 在間歇反應器中進行的復合反應，對于目的產(chǎn)物可能存在最佳的反應時間D.

17、 間歇反應器中進行的反應，均可以按恒容處理22在研究多孔催化劑中反應分子的吸附問題時，常常用到理想吸附模型（或Langmuir模型），該模型的基本假定中未包括：（C）A. 吸附表面在能量上是均勻的B. 被吸附的分子之間的作用力忽略不計C. 被吸附分子的大小不予以考慮D. 吸附是單層的（考察L模型的基本假定，理解每個假定在推導中的作用）23. 下列情況哪些屬于變容反應過程：（C）A. 間歇反應裝置中進行的變摩爾反應B. 間歇反應裝置中進行的等摩爾反應C. 恒壓反應裝置中進行的變摩爾反應D. 恒壓反應裝置中進行的等摩爾反應24. 在實際生產(chǎn)中，有時需要對釜式反應器進行并聯(lián)操作。若要達到最小的反應體

18、積，對并聯(lián)的各釜有一定的要求，即（C）A. 各釜體積相等B. 各釜進料流量相同C各釜的空時相同D.都不是（在C的條件下，多個并聯(lián)的CSTR，正好等同于一個同體積的大的反應釜）25. 如果選擇性隨轉化率的增加而下降，那么不同操作方式下的釜式反應器，在相同的轉化率下最終收率的大小的順序是：（A）A. 間歇釜、多個釜串聯(lián)、單一連續(xù)釜B. 多個釜串聯(lián)、單一連續(xù)釜、間歇釜C. 單一連續(xù)釜、間歇釜、多個釜串聯(lián)D. 間歇釜、單一連續(xù)釜、多個釜串聯(lián)（間歇與PFR相當，多CSTR釜間無返混故返混程度居中，單個個CSTR返混最大）26管式反應器是符合活塞流模型的一類理想反應器，活塞流模型的假定包括：（B,C）A.

19、 軸向的混合用費克定律描述（為軸擴散模型）B. 徑向流速分布均勻（同一管截面上溫度、濃度、速度均一）C. 徑向溫度分布均勻D. 速度側形與層流相同（層流模型）27. 對于自催化反應，最合適的反應器為。（D）A.全混流反應器B.平推流反應器C. 循環(huán)操作的平推流反應器D.全混流串接平推流反應器28. 可以根據(jù)模型中使用參數(shù)的個數(shù)，將流動模型分成單參數(shù)、雙參數(shù)和多參數(shù)模型，下面的說法哪些是對的：CA. 離析流模型是單參數(shù)模型（0）B. 多釜串模型是多參數(shù)模型（1,釜的個數(shù)）C. 軸擴散模型是單參數(shù)模型（1,軸向擴散系數(shù)）D. 活塞流模型和全混流模型均是單參數(shù)模型（0）29一級反應十分特殊，例如：對

20、于一級不可逆反應，達到某一轉化率需要的時間與初始濃度無關。此外，一級反應還有很多特殊的性質，包括：（A）（級反應的特殊性質）A.流體的混合特征對反應結果沒有影響B(tài). 系統(tǒng)的返混對反應結果沒有影響C. 混合的時間順序對反應結果沒有影響D. 反應器中的停留時間分布對反應結果沒有影響.30.涉及到多孔催化劑的反應過程，常常存在外擴散和內擴散的影響。因此，在研究反應的本征反應動力學問題時，需要排除內外擴散的影響。具體的做法有：（B。C）A. 在保證溫度、反應物濃度、空時等不變的前提下，可以提高通過床層的質量流速，達到排除內擴散的目的B. 在保證溫度、反應物濃度、空時等不變的前提下，可以提高通過床層的質

21、量流速，達到排除外擴散的目的C. 在保證反應條件相同的前提下，可以通過改變顆粒大小排除內擴散的影響D. 在保證反應條件相同的前提下，可以通過改變顆粒大小排除外擴散的影響（考察如何排除內外擴散，內外擴散排除的原理和判斷方法）31. 在多孔催化劑中進行的化學反應，催化劑中存在的擴散過程對反應有直接的影響。在描述多孔催化劑中的擴散過程時，使用有效擴散系數(shù)而不是分子擴散系數(shù)，其原因包括：（D）A. 化學反應的影響B(tài). 催化劑顆粒內孔隙僅占顆粒體積的一部分C. 擴散孔道蜿蜒曲折D. B和C綜合作用的結果（考察有效擴散系數(shù)的定義，如何從分子擴散系數(shù)修正而來的？）32. 氣體在多孔固體催化劑中進行的反應，反

22、應組分的擴散與表面反應同時進行，那么各步驟之間的關系應該是（C）A. 反應物的吸附、表面反應和產(chǎn)物的脫附三步并B. 外擴散與催化劑中的擴散和反應是并聯(lián)的C. 內擴散和表面反應屬于并聯(lián)過程D. 對于并聯(lián)過程，存在速率控制步驟（考察七步驟之間的關系，什么叫速率控制步驟）33. 固定床層內流體流動不均勻的主要原因包括：AA. 床層徑向不均勻的空隙分布B. 流速偏低C. 化學反應的影響D. 催化劑顆粒外擴散的作用（固定床內流速分布的原因）34. 單段絕熱固定床反應器的用途也比較廣泛，以下不適合使用單段絕熱固定床反應器的情況有:（D）A. 反應熱效應較小的反應B. 溫度對選擇性影響不大的反應C. 雖然熱

23、效應大，但單程轉化率低或存在大量的惰性物料D. 可逆放熱反應（單段絕熱無法控溫，C的熱效應大但轉化率低，或存在惰性物料稀釋熱效應，D應該采用多段操作，并且段間移熱，以便讓操作溫度接近最佳操作曲線）35. 分批式（間歇）操作的反應器非生產(chǎn)性時間（輔助時間）不包括下列哪一。（B）A.加料時間B.反應時間C.物料冷卻時間D.清洗釜所用時間36. 下列關于理想間歇反應釜和全混流反應釜的說法中，不正確的是：（D）A. 依據(jù)操作方式的不同，理想反應釜可分為理想間歇反應釜和理想全混流反應釜兩類B. 在理想間歇反應釜中，假定物料在加入反應釜內的一瞬間，就達到分子尺度的混合，即預混合時間為零C. 在反應進行的任

24、一時刻，間歇和全混流反應釜中，各點的溫度和濃度處處均一D. 完成同樣的生產(chǎn)任務，理想間歇反應釜所需要的反應體積總是小于全混流反應釜所需要的反應體積（D不一定正確，雖然間歇反應釜無返混，全混流反應釜返混達到最大，但是考慮到間歇操作反應器需要一定的輔助時間，所以需要的反應體積相應會增大，若間歇操作時輔助時間為零，則D結論正確）37串聯(lián)反應A-P（目標產(chǎn)物）一R（副產(chǎn)物）+S,反應選擇性=A)n一nppoan一nA.A0AB.n一npnA0n一npn-nC.SS0n一nPP0n一nRR0。(B)38.串聯(lián)反應AP（目標）一R+S，目標產(chǎn)物P的收率二n一nppon一nA0AnB.pnA0n一npP0n

25、一nSS0n一nppoD.n一nD.RR039.在間歇反應器中進行等溫二級反應AB一r=0.01C2mol/1sAA當CA0=1mOl/l時，求反應至CA=0.01mol/l所需時間t=秒。（D）A.8500B.8900C.9000D.990040.在間歇反應器中進行等溫一級反應A一B，-丁1CAmol/1-s，當CA。二1mol/1時，求反應至CA=0.01mol/l所需時間t=秒。（B）A.400B.460C.500D.56041全混流釜式反應器最多可能有個定態(tài)操作點。（C）A.1B.2C.3D.442.全混流反應器中有最多可能有個穩(wěn)定的定態(tài)操作點。（B）A.1B.2C.3D.4（41，4

26、2不在考試范圍內）三.簡答題1. 簡述三種理想反應器的種類和特征？答：理想反應器有三種：理想間歇反應釜，全混流反應器和平推流反應器。其特征分別為BSTR：（對BSTR的理想性要從預混合和反應過程兩個階段進行分析）（1）所有反應物料被同時加入到反應釜中，并且在瞬間混合均勻，即預混合時間為零。（2）反應過程中的任一時刻，反應器內物料的濃度和溫度處處均一（相等）PFR：（對PFR的理想性要從軸向和徑向兩個方向分析其理想性）（1）通過反應器任一截面的物料質點，沿同一方向以同一流速流動，在流動方向（軸向）上無混合（返混為零），物料的溫度、濃度沿管長連續(xù)變化（2）任一時刻，同一截面（徑向）上的物料流速、濃

27、度、溫度相等；（3）所有物料質點在反應器中的停留時間都相同CSTR：（CSTR的理想性分析與BSTR有類似之處，從進料一瞬間和反應過程兩個階段進行分析）1）同一時刻進入反應器的新鮮物料在瞬間分散混合2）反應器內物料質點完全混合，整個反應釜內物料濃度和溫度處處相同，且等于出口處物料的濃度和溫度2. 簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關系？答：空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。反應時間是反應物料進入反應器后從實際發(fā)生反應的時刻起到反應達某規(guī)定轉化率，所需經(jīng)歷的時間。停留時間是指反應物進入反應器的時刻算起到離開反應器內共停留了多少時間。由于平推流反應器內物料不發(fā)生返混

28、，具有相同的停留時間且等于反應時間，空時等于反應體積與進口物料體積流量之比，而反應為等溫恒容反應時，整個反應器內物料的體積流量均恒定不變，所以三者均相等。（思考：若PFR內發(fā)生的是體積膨脹的增分子數(shù)氣相反應，三者之間的關系又是怎樣的？）3. 停留時間分布密度函數(shù)f（t）的含義？（停留時間分布函數(shù)F（t）的含義？）答：在的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內的流體質點，在反應器出口流體的質點中，J®E（t）dt二1.0在器內停留了t到t+dt之間的流體的質點，占全部質點的分率為f（t）dt（分）。o。4. 簡述Langmuir等溫吸附方程的基本特點？答：1）均勻表面（或稱

29、理想表面）：催化劑表面上活性中心分布是均勻的，即催化劑表面各處的吸附能力是均一的（真實催化劑上活性位通常是不均勻的）2）吸附活化能和脫附活化能與表面吸附的程度無關（真實吸附過程，隨著吸附過程的進行，吸附活化能增大，脫附活化能降低，若認為為線性增大或降低，則為焦母金模型，若認為按冪數(shù)關系增大或降低，則為弗魯?shù)吕锵ＤＰ停?）單分子層吸附（即僅僅只發(fā)生化學吸附，真實吸附過程中總是存在某些物理吸附的）4）被吸附的分子間互不影響，也不影響別的分子的吸附（即吸附分子之間無作用力，真實吸附時，被吸附分子間存在作用力，因而可能影響鄰近活性位上分子的吸附）5簡敘氣固催化反應的7個（或合并為5個）步驟。答：1）反

30、應物從氣流主體向催化劑的外表面擴散2）反應物從催化劑外表面向催化劑孔內擴散；3）反應物在催化劑表面上吸附；4）吸附的反應物轉化成反應的生成物；5）反應生成物從催化劑表面上脫附下來；6）脫附下來的生成物由催化劑內孔向催化劑外表面擴散7）產(chǎn)物由催化劑外表面向氣流主體中擴散6. 簡述什么叫雙膜理論，并說明其3個特征。雙膜理論：氣液相界面兩側各存在一個靜止膜：氣膜，液膜，傳質速率取決于通過液膜和氣膜的分子擴散速率其三個特征為：1）傳質阻力集中在氣膜與液膜中，氣液相主體中無阻力2）在氣液界面上，傳質組分達到氣液平衡3）無化學反應在膜內發(fā)生時，在氣、液膜內，組分濃度與膜厚度呈線性下降關系7. .解釋努森擴

31、散和分子擴散分別在何種情況下占優(yōu)勢？答：多孔物質催化劑的粒內擴散較為復雜。當微孔孔徑較大時，分子擴散阻力是由于分子間的碰撞所致，這種擴散為分子擴散。當微孔孔徑較小時，分子與孔壁的碰撞機會超過了分子間的相互碰撞，而成為擴散阻力的主要因素，這種擴散為努森擴散。（另外兩種特殊的擴散為：構型擴散：催化劑的孔徑和分子大小的數(shù)量級相同時；表面擴散：指催化劑顆粒內表面的擴散，量少，一般可忽略）8. 對氣固催化反應本征動力學推導，采用Langmuir-Hinshelwood模型，將會推導出雙曲函數(shù)型動力學方程，該模型的基本假設或簡化條件包括哪3點？答：基本假設包括：1、在吸附-反應-脫附三個步驟中必存在一個控

32、制步驟，該控制步驟的速率便是本征反應速率；2、除了控制步驟外，其它步驟均處于平衡狀態(tài)（擬平衡態(tài)）；3、吸、脫附過程可用蘭格繆爾吸附模型加以描述9. 簡述固定床反應器的優(yōu)、缺點答：催化劑在床層內不易磨損；1）床層內流體的流動接近于平推流，與返混式反應器相比，用較少的催化劑和較小的反應器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；（流化床反應器內返混是較大的）2）固定床中的傳熱較差，對強放熱或吸熱反應，床層溫度分布不均勻較為嚴重；（流化床反應器床層溫度分布較均勻）3）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。（固定床反應器對催化劑容易中毒的反應不適合，因為更換頻繁，流化床反應器中的催化劑可以連續(xù)進行再生）10. 簡述均相反應及其動

33、力學的研究內容？答：參與反應的各物質均處于同一個相內進行的化學反應稱為均相反應。均相反應動力學是研究各種因素如溫度、催化劑、反應物組成和壓力等對反應速率、反應產(chǎn)物分布的影響，并確定表達這些影響因素與反應速率之間定量關系的速率方程。11. 舉例說明微觀流體和宏觀流體的區(qū)別？答；若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進行混合，這種流體稱為微觀流體，如均相反應；若流體是以若干分子所組成的流體微團作為單獨的運動單元來進行微團之間的混合，且在混合時微團之間并不發(fā)生物質的交換，微團內部具有均勻的組成和相同的停留時間，這種流體稱為宏觀流體。如在氣液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過裝置，此時氣體（一個個氣泡）是

34、宏觀流體，而液體為微觀流體，又如固相加工過程中的固體顆粒微團，可視為離析流，對應為宏觀流體。12. 簡述非理想流動軸向擴散模型的定義和特點？答：為了模擬返混所導致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴散過程的相似性，在平推流的基礎上疊加上軸向返混擴散相來加以修正，并人為的假定該軸向返混過程可以用費克（Fick）定律加以定量描述。所以，該模型稱為“軸向分散模型”（或軸向擴散模型），其特點包括：1）在管內徑向截面上流體具有均一的流速；2）在流動方向上（軸向）流體假設存在擴散過程，該過程類似于分子擴散，符合Fick定律;3）軸向擴散系數(shù)De在管內為定值；4）徑向不存在擴散；5）管內不存在死區(qū)或短路。

35、四.計算題以下四類為基本計算題型，應該熟練掌握：第一類：已知：反應動力學方程（反應級數(shù)和活化能或反應速率常數(shù)），在間歇反應器中進行反應，給定反應物初始濃度（一級反應可以不給出初始濃度，為什么？），求達到某一要求轉化率，所需要的反應時間。若同時給出輔助時間，給出反應器的產(chǎn)能，能求反應體積，若又給出裝填系數(shù)，能求反應器的體積。求解間歇反應器體積的思路為：1. 根據(jù)物料衡算式與動力學方程結合求反應時間2. 處理一批物料所需要的總時間=反應時間+輔助時間3所需要的反應體積應為處理一批物料的體積=總時間X單位時間處理的物料體積4. 間歇反應器的體積=反應體積/裝填系數(shù)重點進行復習的計算題：3-1，3-2

36、，3-9為簡單類別，7-10的（1）為標準題型，總體難度不會超過3-4（該題動力學方程相對復雜，所以計算難度最大，由于未給定裝填系數(shù)，只能求反應體積）在理想間歇反應釜中進行一級不可逆液相反應A乂，Cao二2.30kmo1/m3,k二0.92h-1，出口轉化率XA二°7，每批輔助操作時間為0.75小時，裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天，MR=60，裝填系數(shù)為0.8，請計算所需間歇反應釜的體積。解：第一步：動力學結合物料衡算方程求解反應時間第二步：處理一批物料所需要的時間t總=t+t輔=1.31+0.75=2.06h第三步：計算單位時間需處理物料的體積5000024x60x(2x

37、2.30x0.7)=10.78m3/A第四步：計算一批物料的體積，即為反應體積：V=V0Xt總=10.78X2.06=22.2m3第五步：計算反應器體積：V反應器二V/屮=22.2/0.8=27.75m3第二類：已知反應動力學方程，給定物料的進口摩爾流量，進口濃度，求達到某一出口轉化率時，所需要的PFR或CSTR的反應體積該類題型為基本題型，均為動力學方程與物料衡算方程結合求解反應體積。要注意的是PFR的物料衡算方程為一微分方程，求解過程中需要進行積分，并且要注意當進行氣相反應時，是否為變容反應，要注意變容反應中的濃度項的變化。而CSTR的物料衡算方程則為一代數(shù)方程，求解相對容易。注意當有多個

38、反應器串聯(lián)操作時，需要逐釜衡算。重點進行復習的計算題：PFR恒容反應，CSTR5-2，5-3，7-10(2)(3)為簡單題型，4-1變容PFR，4-3有兩種反應物的恒容反應為標準題型，而7-9,7-15采用了CSTR或PFR的串并聯(lián)，考試難度不會超過7-9,7-15,注意進行逐釜衡算時，對排在后面的反應器，對PFR進口已經(jīng)有一定轉化率的情形，積分下限的轉化率將不再是零，而CSTR的進口轉化率將不再是零時，也要注意物料衡算式的變化！在常壓及800r等溫下在活塞流反應器進行下列氣相均相反應：CHCH+HTCH+CH6532664在反應條件下該反應的速率方程為：r=1.5CC0.5mol/(Ls)T

39、H式中C,C分別為甲苯和氫的濃度(mol/L)，原料處理量為2kmol/h，其中甲苯與氫的摩爾比等于1。TH若反應器的直徑為50mm，試計算甲苯最終轉化率為95時的反應器長度。解：根據(jù)題意可知甲苯加氫反應為恒容過程。原料甲苯與氫的摩爾比等于，即C=CT0H0，則有：CT二CH二CT0(1-Xt)式中下標T和H分別代表甲苯和氫，其中：CTQ=°-5xl-013x10=5.68xlQ-3km曲晶RT§314x10x1073=OQCT：.=2/2=1kmol/h(0.27Sx10_zlkmol/s')所以，所需反應器體積為：dXdXV=QCJxtt=QCJxtT-r0T00T1.5CC0.50T00T1.5C1.5THT=0.278X10-3J0.95dXT01.5(5.68X10-3)(1-X)1.5T(1-0.95)-0.5=0.4329x=3.006m31.51所以，反應器的長度為：3.0060.052x3.14/4=1531.7第三類：給定某一采用脈沖或階躍進行RTD試驗數(shù)據(jù)，要求求解平均停留時間和方差。注意采用的是脈沖還是階躍法進行