化学反应工程

1、平推流的F(t)~t和E(t)~t曲线有何特征？并画图说明。

答: 平推流的F(t)~t曲线特征：F(t)=
平推流的E(t)~t曲线特征：E(t)={
2、理想吸附应符合哪些条件？
答：①均匀表面（理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热于表面已被吸附的程度如何无关②单分子层吸附③被吸附的分子间互不影响④吸附的机理均相同，吸附形成的络合物亦均相同⑤吸附与脱附可以建立动态平衡
3、测定停留时间分布需要借助示踪剂,示踪剂应满足哪些条件？
答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、相系及其反应器的类型等情况而定。

A不应与主流体发生反应
B与所研究的流体完全互溶，除了显著区别与主流体的某一可检测性质外，二者应具有尽可能相同的物理性质
C便于检测：本身应具有或者易于转变为电信号或者光信号的特点，并且浓度很低时也能够检测
D加入示踪剂不影响所研究流体的流动状态
E不被反应器表面及其反应器内部的固体填充物吸附，用于多相系统检测的失踪剂不发生相间的转移
4、什么是返混，简述返混对复合反应体系的影响。

答：返混是指不同停留时间的物料粒子间的混合，或者不同时间进入反应器的物料间的混合。

对平行反应：若主反应级数高于副反应级数，返混使主产物选择率下降，若主反应级数低于副反应级数，返混使主产物选择率提高。

对连串反应：返混使反应物浓度降低，产物浓度提高，因而使主产物的选择率下降。

5、什么是反应器的热稳定性？全混釜稳定操作的必要条件是什么？
答：反应器的热稳定性是指当操作参数受外界干扰，偏离正常值，出现微小变化时，反应能否正常进行，当外界干扰取消时，操作状态能否自动恢复到规定的正常值。

全混釜稳定操作的必要条件：Q r=Q G dQ r∕dT>dQ G/dT
6、选择操作温度的一般原则是什么？
答：①反应的热效应不大，反应热较小，活化能较低，而且在相当广的温度范围内，反应的选择性变化很小，则可采用既不供热也不出去热量的绝热操作是最方便的，反应放出或吸收的热量由系统中物料本身温度的升高或者降低来平衡，这种操作温度的变化范围不应超过工艺上许可的范围。

②对中等热效应的反应，一般先考虑采用绝热操作，因此绝热反应器结构简单，经济，但应对收率、操作费用、反应器大小方面全盘衡量，最后才确定采用绝热或变温的方式。

若为液相反应，可采用具有夹套或者盘管的釜式反应器，以便控制在等温下操作。

③对热效应较大的反应，要求在整个反应过程中同时进行有效地热交换。

④对极为快速的反应，一般考虑采用绝热操作，或者利用溶剂的蒸发来控制温度。

7、平推流与全混流是流体在反应器中流动的两种极端模型，二者各有何特点？并进行比
较。

答：所谓平推流，是指反应物料以一致的方向向前移动，在整个截面上各处的流速完全相同。

特点：所有物料颗粒在反应器中的停留时间的相同的，不存在返混。

所谓全混流，是指刚进入反应器的新鲜物料与以存留在反应器中的物料能达到瞬间的完全混合。

特点：在整个反应器内各处物料的浓度和温度完全相同，且等于反应器出口物料的温度与浓度，在这种情况下，返混达到最大程度。

8、简述单一反应选择反应器型式的一般原则，说明为什么？
答：依据过程经济性的原则选择反应器的型式及其操作方法，主要应从两个方面考虑。

第一是设备生产能力的大小，第二是产物的分布。

对单一反应来说，产物是确定的，没有产物分布的问题，因此选择反应器时候主要来考虑反应器的生产能力，即反应器的大小。

具体地说，一个单一反应，在选择反应器型式时，要考虑反应的级数和要求达到的转化率程度。

从生产能力的角度出发考虑一个单一反应，如果反应级数高，要求的转化率也高，这时候应优先选择平推流反应器。

如果一个反应允许的操作温度范围比较窄，而反应的热效应比较大，只能使用全混釜反应器时，可采用多釜串联操作，使反应器的性能较为接近于平推流反应器。

9、简述反应器设计任务？
答：反应器设计任务包括：反应器的选型、反应器结构设计及结构参数的确定、工艺参数的确定。

10、何为一维模型，何为二维模型，简述其特点。

答：一维模型：只考虑反应器中沿着气流方向的浓度差及温度差，忽略床层径向温度梯度和浓度梯度。

二维模型：计入垂直于气流方向的浓度差与温度差，同时考虑床层径向及轴向的温度梯度和浓度梯度。

11、什么是吸附？简述物理吸附和化学吸附的区别。

答：吸附是气体分子以一定的作用力在固体表面上富集的过程。

1、从反应器停留时间分布测定中求的无因此方差=0.98该反应器可以视为（全混流）反
应器
2、停留时间分布的测定的主要方法有（脉冲示踪法）（阶跃示踪法），测定停留时间的分布，
需要借助（示踪剂），选择最主要的原则是（不与主流体发生反应）。

3、固体催化剂的相当直径的表示方法有（体积相当直径dv）（面积相当直径da）（比表面
积相当直径ds）
4、研究非均相催化反应的本证动力学，必须排除内、外扩散的影响，通过（增大反应气体
在催化床中的质量流率）可排除外影响，通过（减小颗粒的尺寸）可排除内扩散的影响。

5、连续流动反应器中的返混是指（不同时间进入反应器而定物料之间的混合），对于平行
反应，n主>n副，返混使主产物的选择率（下降）
6、Thiele模数是表征（内扩散影响）的重要参数，催化剂的有效系数是指（催化剂粒
子的实际反应速率）与（本证动力学速率）之比，球星催化剂颗粒内进行等温一级不可逆反应的和关系为（完全由决定），Thiele模数值的大小反应了(表面反应速率)与(内扩散速率)之比，催化剂颗粒直径（越大），反应速率（越快），愈大，内扩散的影响程度（越严重）。

7、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为（克努森）扩
散，其扩散系数与压力（无关），与温度的关系为（随温度的升高而增大）。

8、F(t)表示出口流体中停留时间（小于t的）物料所占的分率，E（t）dt表示同时进入系统
的流体中，停留时间（介于t和t+dt之间）的质点所占的分率。

9、气体分子在固体催化剂微孔中扩散的主要形式有（分子扩散）（克努森扩散），当（孔径
颇大，压力较高时）De=D AB.。

10、催化反应器的数学模型，根据反应动力学可分为（拟均相）（非均相）两类，根据
催化床温度可分为（一维模型）和（二维模型），根据流动状态可分为（理想流动模型）与（非理想流动模型）。

11、工业催化剂必备的三个条件是（活性好）（选择性高）（寿命长）
12、判断病态流动的依据有（停留时间分布密度曲线的形状）（实测平均停留时间与空
时设计的一致性）
13、化学反应过程是研究（化学反应的工程问题的）学科，它是以（化学反应动力学）
（传递工程）为基础发展起来的，其研究方法是（数学模型法）。

14、反应器设计任务包括（反应器的选型）（反应器结构设计及结构参数的确定）（工艺
参数的确定）
15、化学反应工程学一般以（相态）作为体系的一级划分，其实质是（按相同动力学归
为一类），以（反应器型式）作为体系的第二级划分，其实质是（数学模型法）。

16、从生产能力的角度出发选择简单反应器型式时，若（反应级数）高，要求的（转化
率）也高，应优先选择（平推流反应器），若只有全混釜，则可采用（多釜串联）。

17、在等温反应器中进行某均相平行反应，提高反应温度，反应选择率下降，表面主反
应活化能（小于）副反应活化能。

18、在PFR中，停留时间大于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的（100%）
在CSTR中，停留时间大于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的（36.8%）。