化工反应工程简答题.docxVIP

化学反应工程复习 1.反应器设计的基本内容有哪些？反应器设计的基本方程有哪些？ 答：反应器设计的基本内容：1.选择合适的反应器型式2。确定最佳的操作条件3.针对所选定的反应器型式，根据所确定的操作条件，计算完成规定的生产任务所需的反应体积。 反应器设计的基本方程式：物料衡算式（描述浓度变化）、能量衡算式（描述温度变化）、动量衡算式（描述压力变化）。 2.简述温度、压力、组成等反应条件对平衡转化率的影响。 答：里查德利原理指出，当反应条件改变时，化学平衡总是向着企图抵消这种改变的方向移动。 （1）温度的影响：对于吸热反应，平衡转化率随温度升高而增加，反应速率也将随温度升高而增加，因此温度升高，从动力学和热力学角度考察都是有利的。对于放热反应，平衡转化率随温度升高而减小，此时温度升高，虽然从动力学业角度讲可能是有利的，从热力学角度讲则是不利的，因此对于一定的反应物系组成，都有一反应速率最大的最佳反应温度。 （2）压力的影响：对于物质的量减少的反应，提高压力有利于提高平衡转化率，对于物质的量增加的反应，降低压力有利于提高转化率。 （3）组成的影响：通过改变反应物系组成使平衡向有利方向移动有两种算途径：一是改变原料配比；另一是分离或脱除反应产物或使发生逆反应的两种产物脱离接触。 3.简述温度对反应速率的影响。 答：对于许多反应，尤其对基元反应，温度和浓度被认为是独立地影响反应速率的，反应动力学方程可写成温度影响项和浓度影响项的乘积，用反应速率常数表示温度对反应速率的影响。 （1）速率常数k随温度升高而升高（包括正反应和逆反应）； （2）对于不可逆反应和可逆吸热反应，温度升高，反应速率升高； （3）对于可逆放热反应，存在最佳温度，使速率最大。 4.简述全混流反应器的特征。 答：全混流反应器的特点是反应器中反应物料的浓度处于出口状态的低浓度，而反应产物浓度则处于出口状态的高浓度。全混流反应器的反应速率由釜内的浓度和温度所决定。反应物料在连续地加入和流出反应器时，不存在间歇操作中的辅助时间问题。在定态操作中，容易实现自动控制，操作简单，节省人力，产品质量稳定，可用于产量大的产品生产过程。 简述返混的利弊及抑制返混的方法。 答：一般说来，返混会使反应器生产能力下降，反应级数越高，或反应要求的最终转化率越高，返混的影响越严重。但也有例外的情况，如自催化反应，适度的返混对提高生产能力是有利的。 限制返混的方法主要是横向分隔和纵向分隔。在工业上需采用连续搅拌釜式反应器而又要限制返混时，常采用多级全混釜串联操作，即横向分隔；流化床反应器中气固相都存在严重的返混，高径比较大的常在内部设置横向挡板或采用多层流化床，高径比较小的则可设置垂直管以限制返混。在气液反应的鼓泡塔内加填料也可抑制返混。 6.简述停留时间分布密度函数E(t)及停留时间分布函数F(t)的含义？ 答：(1)、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，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到 t+dt 之间的流体的质点所占的分率为E(t)dt。 (2)、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的物料所占的分率为F（t）。 7.简述建立非理想流动的流动模型的步骤？ 答：1)、通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布;2)、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;3)、结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果;4)、通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。 8.气固相催化反应中内部、外部传递影响的判定及排除方法。 答：（1）反应物由气相主体扩散到颗料外表面; （2）反应物由外表面向孔内扩散，到达活性中心; （3）进行表面反应过程; （4）反应产物由内表面扩散到颗粒外表面; （5) 反应产物由颗粒外表面扩散到气相主体。 9.说明流化床反应器的优缺点。 答：与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是： ① 流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能； ② 可以实现固体物料的连续输入和输出； ③ 可以使用颗粒度很小的固体物料和催化剂。 流化床存在很明显的局限性： 气-固相之间的接触不够有效； 粒子的全混造成气体部分返混，减小了反应速度和造成副反应的增加； 粒子的磨损和带出造成催化剂的损失。 10.固定床反应器压力损失的主要来源? 答：(1)由于颗粒的粘滞曳力，即流体与颗粒表面间的摩擦; (2)由于流体流动过程中孔道截面积突然扩大和收缩，以及流体对颗粒的撞击及流体的再分布而产生。当流体处于层流时，前者起主导作用;在高流速及薄流层中流动时，后者起主要作用。 讨论题 1、物料聚集状态对反应的影响 答：单一反应的情