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),,假定物料在加入反应釜内的一瞬间,就达到分子尺度的混合,,间歇和全混流反应釜中,,理想间歇反应釜所需要的反应体积总是小于全混流反应釜所需要的反应体积(D不一定正确,虽然间歇反应釜无返混,全混流反应釜返混达到最大,但是考虑到间歇操作反应器需要-定的辅助时间,所以需要的反应体积相应会增大,若间歇操作时辅助时间为零,则D结论正确)(目标产物)(副产物)+S,反应选择性=。(A)np-=。(B)n-nn-nnppoppop-,一5=,当C=1mol/1时,==_________秒。(D)=0-01Cmol/ls=1mol/,,当C时,求反应至AAAOCA==___________秒。(B)。(C)。(B)(41,42不在考试范围内)?答:理想反应器有三种:理想间歇反应釜,全混流反应器和平推流反应器。其特征分别为:BSTR(对BSTR的理想性要从预混合和反应过程两个阶段进行分析)(1)所有反应物料被同时加入到反应釜中,并且在瞬间混合均匀,即预混合时间为零。(2)反应过程中的任一时刻,反应器内物料的浓度和温度处处均一(相等)PFR(对PFR的理想性要从轴向和径向两个方向分析其理想性)(1)通过反应器任一截面的物料质点,沿同一方向以同一流速流动,在流动方向(轴向)上无混合(返混为零),物料的温度、浓度沿管长连续变化(2)任一时刻,同一截面(径向)上的物料流速、浓度、温度相等;(3)所有物料质点在反应器中的停留时间都相同CSTR(CSTR的理想性分析与BSTR有类似之处,从进料一瞬间和反应过程两个阶段进行分析):..(1)同一时刻进入反应器的新鲜物料在瞬间分散混合(2)反应器内物料质点完全混合,整个反应釜内物料浓度和温度处处相同,、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规定转化率,所需经历的时间。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,空时等于反应体积与进口物料体积流量之比,而反应为等温恒容反应时,整个反应器内物料的体积流量均恒定不变,所以三者均相等。(思考:若PFR内发生的是体积膨胀的增分子数气相反应,三者之间的关系又是怎样的?)(t)的含义?(停留时间分布函数F(t)的含义?)答:在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质点,在反应器出口流体的质点中,C0E⑴+dt之间的流体的质点,占全部质点的分率为f(t)dt(②分)。?答:1)均匀表面(或称理想表面):催化剂表面上活性中心分布是均匀的,即催化剂表面各处的吸附能力是均一的(真实催化剂上活性位通常是不均匀的)2)吸附活化能和脱附活化能与表面吸附的程度无关(真实吸附过程,随着吸附过程的进行,吸附活化能增大,脱附活化能降低,若认为为线性增大或降低,则为焦母金模型,若认为按幕数关系增大或降低,则为弗鲁德里希模型)3)单分子层吸附(即仅仅只发生化学吸附,真实吸附过程中总是存在某些物理吸附的)4)被吸附的分子间互不影响,也不影响别的分子的吸附(即吸附分子之间无作用力,真实吸附时,被吸附分子间存在作用力,因而可能影响邻近活性位上分子的吸附)5?简叙气固催化反应的7个(或合并为5个)步骤。答:1)反应物从气流主体向催化剂的外表面扩散2)反应物从催化剂外表面向催化剂孔内扩散;3)反应物在催化剂表面上吸附;4)吸附的反应物转化成反应的生成物;5)反应生成物从催化剂表面上脱附下来;6)脱附下来的生成物由催化剂内孔向催化剂外表面扩散7),并说明其3个特征。双膜理论:气液相界面两侧各存在一个静止膜:气膜,液膜,传质速率取决于通过液膜和气膜的分子扩散速率其三个特征为:1)传质阻力集中在气膜与液膜中,气液相主体中无阻力2)在气液界面上,传质组分达到气液平衡3)无化学反应在膜内发生时,在气、液膜内,组分浓度与膜厚度呈线性下降关系7..解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势?答:多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时,分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致,这种扩散为分子扩散。当微孔孔径较小时,分子与孔壁的碰撞机会超过了:..分子间的相互碰撞,而成为扩散阻力的主要因素,这种扩散为努森扩散。(另外两种特殊的扩散为:构型扩散:催化剂的孔径和分子大小的数量级相同时;表面扩散:指催化剂颗粒内表面的扩散,量少,一般可忽略),采用Langmuir-Hinshelwood模型,将会推导出双曲函数型动力学方程,该模型的基本假设或简化条件包括哪3点?答:基本假设包括:1、在吸附-反应-脱附三个步骤中必存在一个控制步骤,该控制步骤的速率便是本征反应速率;2、除了控制步骤外,其它步骤均处于平衡状态(拟平衡态);3、吸、、缺点答:催化剂在床层内不易磨损;1)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容积来获得较大的生产能力;(流化床反应器内返混是较大的)2)固定床中的传热较差,对强放热或吸热反应,床层温度分布不均匀较为严重;(流化床反应器床层温度分布较均匀)3)催化剂的更换必须停产进行。(固定床反应器对催化剂容易中毒的反应不适合,因为更换频繁,流化床反应器中的催化剂可以连续进行再生)?答:参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响,并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。?答;若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合,这种流体称为微观流体,如均相反应;若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合,且在混合时微团之间并不发生物质的交换,微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间,这种流体称为宏观流体。如在气—液鼓泡搅拌装置中,气体以气泡方式通过装置,此时气体(一个个气泡)是宏观流体,而液体为微观流体,又如固相加工过程中的固体颗粒微团,可视为离析流,对应为宏观流体。?答:为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果,可借助这种返混与扩散过程的相似性,在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正,并人为的假定该轴向返混过程可以用费克(Fick)定律加以定量描述。所以,该模型称为“轴向分散模型”(或轴向扩散模型),其特点包括::..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(轴向)流体假设存在扩散过程,该过程类似于分子扩散,符合Fick定律;3)轴向扩散系数De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。,应该熟练掌握:第一类:已知:反应动力学方程(反应级数和活化能或反应速率常数),在间歇反应器中进行反应,给定反应物初始浓度(一级反应可以不给出初始浓度,为什么?),求达到某一要求转化率,所需要的反应时间。若同时给出辅助时间,给出反应器的产能,能求反应体积,若又给出装填系数,能求反应器的体积。求解间歇反应器体积的思路为:1?根据物料衡算式与动力学方程结合求反应时间2?处理一批物料所需要的总时间=反应时间+辅助时间3?所需要的反应体积应为处理一批物料的体积=总时间X单位时间处理的物料体积4?间歇反应器的体积=反应体积/装填系数重点进行复****的计算题:3-1,3-2,3-9为简单类别,7-10的(1)为标准题型,总体难度不会超过3-4(该题动力学方程相对复杂,所以计算难度最大,由于未给定装填系数,只能求反应体积)3=230kmol/mk=,在理想间歇反应釜中进行一级不可逆液相反应.',C0,,出口转化率AMX=,,装置的生产能力为50000kg产物R/天,=60,,请计算所需间歇反应釜的体积。解:第一步:动力学结合物料衡算方程求解反应时间5)U字dt&一兀)=一今=匂0今=￡1—%kl-xA第二步:处理一批物料所需要的时间t总=t+t辅=+==二"力删-h%24x60x(2^)第三步:计算单位时间需处理物料的体积叱九第四步:计算一批物料的体积,即为反应体积:V=V0Xt总==:计算反应器体积:V反应器=V/￥==,给定物料的进口摩尔流量,进口浓度,求达到某一出口转化率时,所需要PFR或CSTR的反应体积该类题型为基本题型,均为动力学方程与物料衡算方程结合求解反应体积。要注意的是PFR的物料衡算方程为一微分方程,求解过程中需要进行积分,并且要注意当进行气相反应时,是否为变容反应,要注意变容反:..应中的浓度项的变化。而CSTR的物料衡算方程则为一代数方程,求解相对容易。注意当有多个反应器串联操作时,需要逐釜衡算。重点进行复****的计算题:PFR恒容反应,CSTR5-2,5-3,7-10(2)(3)为简单题型,4-1变容PFR,4-3有两种反应物的恒容反应为标准题型,而7-9,7-15采用了CSTR或PFR的串并联,考试难度不会超过7-9,7-15,注意进行逐釜衡算时,对排在后面的反应器,对PFR进口已经有一定转化率的情形,积分下限的转化率将不再是零,而CSTR的进口转化率将不再是零时,也要注意物料衡算式的变化!在常压及800C等温下在活塞流反应器进行下列气相均相反应:CHCHH>CHCH6532e64在反应条件