化學(xué)反應(yīng)工程簡(jiǎn)答題

化學(xué)反應(yīng)工程簡(jiǎn)答題NewlycompiledonNovember23,2020簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系答：空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）的含義答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在反應(yīng)器出口流體的質(zhì)點(diǎn)中，在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點(diǎn)所占0的分率為E（t）dt（②分）。E(t)dt1.0。0停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）的含義答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體0在出口流體中停留時(shí)間小于t的物料所占的分率為F（t）。F(t)tE(t)dt。0簡(jiǎn)述描述停留時(shí)間分布函數(shù)的特征值。t答：用兩個(gè)最重要的特征值來(lái)描述——平均停留時(shí)間t和方差2。t0tttE(t)dt，平均停留時(shí)間t是E（t）曲線的分布中心，是E0（t）曲線對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的一次矩，又稱E（t）的數(shù)學(xué)期望。t2是表示停留時(shí)間分布的分散程度的量，在數(shù)學(xué)上它是指對(duì)于平均停留時(shí)間t2t2E(t)dtt2的二次矩 t 0 。簡(jiǎn)述尋求停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類答：通過物理示蹤法來(lái)測(cè)反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線。所謂物理示蹤是指采用一種易檢測(cè)的無(wú)化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動(dòng)系統(tǒng)，通過觀測(cè)該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時(shí)間的變化來(lái)確定系統(tǒng)物料的停留時(shí)間分布。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。簡(jiǎn)述脈沖示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線答：脈沖示蹤法是在定常態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入一定量M克的示蹤劑A，并同時(shí)在出口處記錄出口物料中示蹤劑的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)應(yīng)的曲線為E(t)C曲線，

E(t)CA。0。簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線答：階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體A0切換為含有示蹤劑A且濃度為C 的流體，同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑AA0C

F(t)CA。A0。簡(jiǎn)述建立非理想流動(dòng)的流動(dòng)模型的步驟答：1）通過冷態(tài)模型實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的停留時(shí)間分布；2）根據(jù)所得的有關(guān)E（t）或F（t）的結(jié)果通過合理的簡(jiǎn)所引入的模型參數(shù)；3）簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的特點(diǎn)答：1）在管內(nèi)徑向截面上流體具有均一的流速；在流動(dòng)方向上流體存在擴(kuò)散過程，該過程類似于分子擴(kuò)散，符合Fick定律；軸向混合系數(shù)EZ

在管內(nèi)為定值；徑向不存在擴(kuò)散；管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的定義答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推混擴(kuò)散相來(lái)加以修正，并人為的假定該軸向返混過程可以用費(fèi)克定律加以定量描述。所以，該模型稱為“軸向分散模型”（或軸向擴(kuò)散模型）簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)多級(jí)混合模型的特點(diǎn)答：把實(shí)際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n的描述返混和停留時(shí)間分布對(duì)反應(yīng)過程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V，物料流入v0

tV t tv0，i N。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(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)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(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時(shí)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(shí)氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。13可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。14、簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。（①分）反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。（①分）停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。（①分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。（②分）15、簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線A0階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，（①分）在某瞬t=0將流入統(tǒng)的流體切換為含有示蹤A且濃度為C 的流體，（①分）同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤A的A0度隨時(shí)間的變化。（①分）對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），

F(t)

CAC 。（②分）A016、簡(jiǎn)述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對(duì)反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。17、對(duì)于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。18-+bB（l）→產(chǎn)物（l）1）相平衡；2）A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散；4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。19、簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力；3）固定床中的傳熱較差；4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。k1k1k2A20、對(duì)于反應(yīng)

Sr kC2，其活化能為Er

kC

，其活化能為R 1 A

1 S 2 A2 1 E，當(dāng)E2 1 r k eE

/

k EECRTES R 10 1 C 10e2 1CRTE＞S1答：對(duì)于平行反應(yīng)R r＞S1

k eE2202

/RT A k20

A，所以，當(dāng)E

2時(shí)應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率21、簡(jiǎn)述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)1）U0Umf通過，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過；2）的高度Lmf增高到流化時(shí)的高度Lf，完全是由于氣泡的體積所造成；3）氣泡相為向上的平推流，大小均一；4）反應(yīng)完全在乳相中進(jìn)行；5）氣泡與乳相間的交換量Q為穿流量q與擴(kuò)散量之和。22、簡(jiǎn)述雙膜理論該模型設(shè)想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，而把氣液兩相阻力集中在這兩個(gè)流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力。組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過程來(lái)進(jìn)行傳質(zhì)的，通過氣膜傳