气固相非催化反应缩核模型的分形分析
《化学过程工艺学》第七章 气液固三相
实现
气相与液固相的分离 固体颗粒的分级 气相和液相中各种组分的分离
三相分离系统 （1）浆态的蒸发浓缩系统
闪蒸室
真空强制循环蒸发器（磷酸浓缩 3%含固量）
热气体与浆料直接接触的蒸发装置
鼓泡浓缩、浸没燃烧、喷雾浓缩
P212
H2SO4
晶浆悬浮床 固相
换热器
图 真空强制循环蒸发器
四川大学本科生课程化学工艺学
（2）过渡流动区：继续提高气体流速，就进入过渡
区，这时床层上部基本上是喷射流，床层下部则出现
脉冲现象。在过渡区流动既不完全是喷射流，又不完
全是脉冲流，两者交替并存。
（3）脉冲流动区：气速进一步增大，脉冲不断出现，
并充满整个床层。液体流速一定时，脉冲的频率和速
度基本不变，脉冲现象具有一定的规律性。当液体流
k AS Se (cAL cAS )
催化剂外表面传质
kwSe swcAS
催化剂内的扩散反应过程速率
气液相界面的相平衡
c AGi KGLc ALi
令
rA
dN A dVR
kT SecAG
1 kT
Se
1 k AG
Se
KGL k AL
K
GL
1 k AS
1
kw sw
（1）温度 （2）催化剂粒度
总体反应速率常数
内扩散有效因子
四川大学本科生课程化学工艺学
5/88
7.1.2 液固三相过程中的流形
为何要研究流形？ 三相中，气液相反应极快；固相参1 悬浮床中的流动形态
悬浮状固体颗粒(小颗粒)的搅拌形式： 机械搅拌悬浮式和气液搅动悬浮式。
气液搅动的悬浮态（三相流态化）：固体粒子在气体和液体 两种流体的作用下呈流化状态。
《化学反应工程》试题及答案
精心整理《化学反应工程》试题一、填空题1.质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反.2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。
3.着眼组分A转化率x A的定义式为x A=(n A0-n A)/n A0。
4.总反应级数不可能大于3。
5.反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。
6.7.8.9.105倍。
10.11.12.13.反应14.n倍15.n倍16.17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。
21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。
22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。
23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。
24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。
25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AA A r x F V-=0。
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。
28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。
29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。
30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。
31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。
32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。
流-固相非催化反应动力学模型研究
气＋气→固＋气
TiCl 4 +O2 TiO2 +2Cl 2
2. 液－固相非催化反应
固＋液→固＋气
2Ca5F(PO4 )3 +7H2SO4 +3H2O 3Ca(H2 PO4 )2 H2O+7CaSO4 +2HF
固＋液→固＋液+ 气
2Ca5F(PO4 )3 +5H2SO4 +10H2O 5CaSO4 2H2O+3H3PO4 +HF
2．第二阶段 1）A作外扩散，CAf→CAS； 2）A从颗粒外表面扩散通过“产物层”外壳到达反应区边 界Rm； 3）A进入反应区进行扩散―反应， “产物层”不断增厚，反应区逐渐 收缩，直至反应结束。
第一阶段：未形成固体产物层，反应区为整个颗粒； 第二阶段：形成固体产物层，且不断扩展；与此同时，反 应区则不断缩小。
流-固相非催化反应 动力学模型研究
目
第一节
录
流固相非催化反应的分类及特点
第二节
第三节 第四节 第五节
流固相非催化反应模型
粒径不变时缩芯模型的总体速率及控制 颗粒缩小时缩芯模型的总体速率 流—固相非催化反应器及其计算
概述
流–固相非催化反应简称流–固相反应，是一 类重要的化学反应。这类反应中有流体 ( 气体 或液体)，有固体，可表示为： A(流体)+B(固体)→C(流体)+D(固体) 这是一个普遍式，实际反应按A、B、C、D 物相组合方式具有多种类型，但其中的固体不 是催化剂，而是反应物或者产物。
1. 外扩散速率、内扩散速率与表面反应速率
CAC
CAS
CAg
rA g
dnA － =外扩散速率=内扩散速率=化学反应速率 dt
《化学反应工程》试题及答案
精心整理《化学反应工程》试题一、填空题1.质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反.2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。
3.着眼组分A转化率x A的定义式为x A=(n A0-n A)/n A0。
4.总反应级数不可能大于3。
5.反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。
6.7.8.9.105倍。
10.11.12.13.反应14.n倍15.n倍16.17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。
21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。
22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。
23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。
24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。
25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AA A r x F V-=0。
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。
28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。
29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。
30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。
31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。
32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。
《化学反应工程》试题及答案
《化学反应⼯程》试题及答案《化学反应⼯程》试题库⼀、填空题1. 质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传⼀反.2. 物料衡算和能量衡算的⼀般表达式为输⼊-输出=累积。
3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。
4. 总反应级数不可能⼤于 3 。
5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/(m 3·h)，速率常数k 的因次为 m 3/(kmol ·h ) 。
6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。
7. 反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。
8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000ln +-=Tk ，其活化能为 83.14kJ/mol 。
9.某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k时是400K 时的 105 倍。
10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。
11. ⾮等分⼦反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因⼦2SO δ等于 -0.5 。
12. ⾮等分⼦反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因⼦2H δ等于–2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 在平推流反应器中进⾏等温⼀级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增⼤到n 倍时，反应物A 的出⼝浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
15. 在全混流反应器中进⾏等温⼀级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增⼤到n 倍时，反应物A 的出⼝浓度为A Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
非均相反应动力学.
第五章 非均相反应动力学5.1 气—固催化反应的本征动力学5.1-1 固体催化剂的一般情况： 1.催化剂的性能要求：工业催化剂所必备的四个主要条件：活性好.选择性高.寿命长.机械强度高. 活性适中，温度过高，就会造成“飞温”。
2.催化剂的类别：催化剂一般包括金属（良导体）.金属氧化物.硫化物（半导体） 以及盐类或酸性催化剂等几种类型。
活性组分分布在大表面积，多孔的载体上。
载体：活性炭、硅藻土、分子筛、32O Al 等。
要有一定的强度。
3.催化剂的制法： 1）混合法。
2）浸渍法。
3）沉淀法或共沉淀法。
4）共凝胶法。
5）喷涂法或滚涂法。
6）溶蚀法。
7）热溶法。
8）热解法等。
5.1-2 固体催化剂的物理特性： 1.物理吸附和化学吸附 物理吸附——范德华力 化学吸附——化学键力 2.吸附等温线方程式吸附和脱附达平衡时，吸附量与压力有一定的关系，这种关系曲线。
1）langmuir 吸附假定：1）均匀表面。
2）单分子吸附。
3）吸附分子间无作用力。
4）吸附机理相同。
覆盖度θ：固体表面被吸附分子覆盖的分率。
σσA A a kd k−→−−−−←+吸附速率 )1(A A a a P k r θ-= 脱附速率 A d d k r θ= 平衡时，则d a r r =A A AA A P K P K +=1θ—吸附平衡常数—da A k k K =若A A A A A P K P K =<<θ则1对于离解吸附2/12/1222/1)(1)()1(22A A A A A Ad d A A a a P K P K k r P k r A A a kk+==-=+−→−−−−←θθθσσα多分子吸附：∑+=iii ii i p k p k 1θ2）Freundlick 型⎩⎨⎧=>=+===-n d a n AA BAd d A A a a k k b n nbPk r P k r /1/1)/(1βαθθθα3）Temkin⎩⎨⎧=+====-d a A A h d d g A a a k k a g h f aP f e k r e P k r AA /)ln(1θθθ 2)、3)属偏离理想吸附。
化学反应工程复习题
一、填空题：（每空1分，共20分）1. _______是化学反应工程的基础。
2、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
3. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
4. 均相反应是指___________________________________。
第一章1. 化学反应工程是一门研究“化学反应的工程问题”的科学。
2. 所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。
3. 化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。
4. 所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。
5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模型”。
6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模型”。
7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累积量=输入量-输出量。
第二章1. 均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。
2. 对于反应aA + bB → pP + sS，则rP = _______rA。
3.着眼反应物A的转化率的定义式为：反应的量/反应开始的量。
4. 产物P的收率ΦP 与得率ХP和转化率xA间的关系为_________________________________________________。
5. 化学反应速率式为rA =kCCAαCBβ，用浓度表示的速率常数为kC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数kP ，则kC=_______kP。
6.对反应aA + bB → pP + sS的膨胀因子的定义式为___________________。
7.膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。
8. 活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。
9. 反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的敏感程度。
《化学反应工程》简答题
（1） 简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。
（2） 根据缩芯模型，描述S H 2和ZnO 反应的宏观步骤（3） 对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明 式中各参数的含义）。
（4） 对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明式中各参数的含义）。
1.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。
所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。
所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。
2.简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。
3.简述等温恒容平推流反应器空时、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一程度所需的反应时间。
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，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。
4.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
5.对于反应，21A R C k r =，1E ；A S C k r 2=，2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？ 答：对于平行反应A RT E E A RT E RTE S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。
化学反应工程期末复习资料
复习重点1. 一级连串反应A S K 1K 2P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度 =max ,P C ______、=opt τ______。
（22/1120]1)/[(+K K C A 、211K K ） 2. 一级连串反应AS K 1K 2P 在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。
（)]/([21122k k k k k -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛、1212)/ln(k k k k -） 3. 一级连串反应AS K 1K 2P 在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。
（)]/([21122k k k k k -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛、1212)/ln(k k k k -）4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。
（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）6.全混流反应器的放热速率G Q =______________。
（p r A C v H r V ρ0))((∆--）7.全混流反应器的移热速率r Q =______________。
（)()1(000P m P c v U A T T c v UA T ρρ+-+）9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。
（r G Q Q =、dT dQ dT dQ G r 〉）18. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。
（全混流）19. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。
（平推流）21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度=opt T _______。
（)()1(ln )(002'001012A A R A A C C E k C E k R E E χχ+---）22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度=e T _______。
流固相非催化反应收缩未反应芯模型的应用案例
流固相非催化反应收缩未反应芯模型的应用案例流固相非催化反应收缩未反应芯模型的应用案例引言：流固相非催化反应是化学工程中常见的一种反应类型。
在这类反应中，液体或气体与固体催化剂之间没有直接的接触，而是通过物质传递来实现反应。
收缩未反应芯模型是一种常用的数学模型，用于描述流固相非催化反应中液体或气体在固体颗粒内部的传质和反应过程。
本文将通过一个详细的案例来展示收缩未反应芯模型在流固相非催化反应中的应用。
1. 案例背景我们考虑一个流固相非催化反应系统，其中液体A与固体颗粒B之间发生可逆的吸附和表面反应。
该系统可以用一个连续搅拌式反应器来模拟，其中液体A以恒定速率进入，并通过排放口以恒定速率离开。
我们希望通过收缩未反应芯模型来描述该系统中液体A在颗粒B内部的传质和表面反应过程。
2. 模型假设为了简化问题，我们做出以下假设：- 反应器中的液体A是均匀混合的，且流动速度和浓度分布在空间上是恒定的。
- 固体颗粒B是均匀分布的，且颗粒直径相对较小，可以忽略颗粒之间的相互作用。
- 反应过程中没有气体的吸收或释放。
3. 模型建立我们可以通过收缩未反应芯模型来描述液体A在固体颗粒B内部的传质和表面反应过程。
该模型基于以下方程：- 质量守恒方程：$\frac{\partial C}{\partial t} + \frac{\partial (Cv)}{\partial x} = D \frac{\partial^2 C}{\partial x^2} - kC$- 动量守恒方程：$\frac{\partial v}{\partial t} + v\frac{\partialv}{\partial x} = -\frac{1}{\rho}\frac{\partial P}{\partial x} + \mu \frac{\partial^2 v}{\partial x^2}$- 热守恒方程：$\rho C_p \left( \frac{\partial T}{\partial t} + v\frac{\partial T}{\partial x}\right) = k_T \frac{\partial^2 T}{\partial x^2}$其中，C是液相A的浓度，t是时间，x是空间坐标，v是流速，D是扩散系数，k是表面反应速率常数，P是压力，$\rho$是密度，$\mu$是动力粘度，$C_p$是比热容，T是温度，k_T是热传导系数。
化学反应工程习题 第五章 非均相反应动力学
第五章 非均相反应动力学1.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。
（活性好、选择性高、寿命长）2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。
（范德华力、化学键力）3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。
（多、单）4.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。
（吸附等温方程）5. _______吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。
（Freundlich ）6._______吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。
（Temkin ）7.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。
（BET ）8.在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A →B ，A 的反应速率的定义为_______。
（dt dn W r A A ⋅-=-1）9.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。
（内扩散、外扩散）10.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变催化剂装量和进料流量，但保持_______不变。
（0A F W ）11.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和_______，但保持0A F W 不变。
（催化剂装量、进料流量）12.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的0A F W 下测_______，看二者的变化关系。
[粒度（直径p d ）、转化率]13.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的粒度（直径p d ），在恒定的_______下测转化率，看二者的变化关系。
（0A F W ） 14.催化剂回转式反应器是把催化剂夹在框架中快速回转，从而排除_______影响和达到气相_______及反应器_______的目的。
气液固相反应动力学ppt完美版
◆ 液(气)固反应中，当流体的流速低时， 过程常受到穿过边界层的扩散控制。
◆ 提高搅拌速度可使边界层厚度减小，扩 散加快 化学反应速度加快。
◆ 进一步加强搅拌时，扩散速度逐渐增加 超过化学反应速度后，过程受到化学反 应步骤控制 不再与搅拌有关。
◆ 实例：锌的酸溶过程（图13-3）。
图13-3 搅拌对锌在酸中溶解的影响
v( D ) 4
D2'
C('
D
)S
2
C(
D)
S
C (D)S——可溶性生成物（D）在矿物粒表 面的浓度；
D2——可溶性生成物（D）在固膜内扩散 系数。
将D通过固膜的 步骤i)、iii)称为吸附阶段； 的扩散速度： 5O2 = Cu2+ + H2O
扩
散速
度
换
算为
按
浸出
剂
摩
尔数
计
算
5 固相内扩散与界面化学反应混合控制
◆ 高浓度时，扩散速度超过化学反应速度， 过程为化学反应控制， 反应速度与搅拌无关。
◆ 实例：氧化铜在硫酸中的溶解（图13-9 ）
图13-9 硫酸浓度对CuO溶解速度的影响
3、反应剂浓度对表观反应级数的影响
◆ 固/液表面的上的反应速率通式：
V kSCsn
（式13-7）
k——反应速度常数；
S——反应固体的面积；
◆ 当反应平衡常数很大，即反应基本上不可逆时，
k+>> k （式13-6）可简化为：
v0
1
C0
2
1
D1 D2 k
在此情况下，反应速度决定于浸出剂的
内扩散和外扩散阻力，以及化学反应的阻
反应工程考试习题库及答案
第一章 绪论1。
化学反应工程是一门研究______________的科学。
(化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题) 3。
_______是化学反应工程的基础.（ 三传一反)4。
化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反"中的三传是指_______、_______、_______.(传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称_______.(数学模型)7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量—输出量）8。
“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应B 。
反应工程 C. 反应热力学 D 。
反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。
（A ）A 。
能量传递 B. 质量传递 C 。
热量传递 D. 动量传递 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2。
aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（a p）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4。
当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应)5。
化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K .（)()(βα+RT ）6。
淮阴工学院化学反应工程题库
一、第一章1.2. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般5.7. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要第二章1.2. 当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在1.3. 平行反应A→P(主)，A→S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性应Sp Sp1.2. aA+bB→pP+sS对于反应，则3. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为Kc，用气体摩尔分率表示的速率常数Ky ，则Kc=n P RT )/（Ky 5. 着眼反应组分K 的转化率的定义式为00/)(k k k k n n n X -=。
6.7. 一级连串反应A →P →S 在平推流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度8. 一级连串反应A →P →S 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度9. 一级连串反应A →P →S 在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度1. 一级连串反应A →P →S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，2.3.4.5.6. 在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为7. 化学反应速率式为-rA=KcCA αCB β,用浓度表示的速率常数为Kc ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数KP ，则。
8. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为Kc ，用逸度表示的速率常数Kf ，则 2. 均相反应是指参与反应的物质均处于同一相。
3. 一级连串反应`A->P->S`在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应降低`k2/k1`.10. 活化能的大小直接反映了反应速率对温度的敏感程度。
第三章1.2.3. 4. 如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合C_1.2.3. 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为r Q Q G =、4.1. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→02. 全混流反应器的放热速率Qr=)/()/1(000p M A p A C v T u T C v u T ρρ+-+。
高等化学反应工程_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
高等化学反应工程_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.效率因子法将反应特性和( )特性对表观反应速率的影响做了区分。
参考答案:传递2.传热准数的物理意义是反应器的传热能力和反应物料( )之比。
参考答案:比热容3.化学反应吸收的总传质系数不仅与气膜传质分系数和液膜传质分系数有关，还和化学反应( )因子有关。
（增强/衰弱）参考答案:增强4.某反应器的停留时间分布的无量纲方差约为0.01，则可判断此反应器中流体流动状况接近于( )理想流动模型。
（全混流/平推流）参考答案:平推流5.活化能E反映了反应速率对( )的敏感程度。
（温度/浓度）参考答案:温度6.利用实验反应器测得的动力学数据建立反应动力学模型一般要经过模型筛选、实验数据处理和( )三个步骤。
参考答案:模型的显著性检验7.催化剂颗粒内的孔区分为和粗孔。
参考答案:微孔8.当催化剂的配方确定后，影响Thiele模数数值和内部传递作用大小的主要因素是催化剂的粒度和由催化剂内部孔道结构和大小决定的。
参考答案:有效扩散系数9.通常气固相催化反应的主要温差出现在催化剂外部，而浓度差常出现在催化剂。
（内部/外部）参考答案:内部10.当催化剂的配方确定后,影响内部传递作用大小的主要因素是催化剂粒度以及由催化剂内部孔道结构和大小决定的。
参考答案:有效扩散系数11.均相反应器的特征是在反应器内存在（）种相态参考答案:一12.右图所示的是那种反应器（）【图片】参考答案:釜式反应器13.对于气固系统，热阻和温度梯度主要在催化剂外部。
参考答案:正确14.催化剂内部的传质过程、传热过程和化学反应过程之间，既不是串联过程，也不是平行过程，而是传递和反应同时发生并交互影响的过程。
参考答案:正确15.对于平行孔模型来说，颗粒有效扩散系数与颗粒孔隙率的平方成反比。
参考答案:错误16.对于换热列管式固定床反应器，采用较小的管径主要是为了( )。
参考答案:消除径向温度梯度17.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，当时，求反应至所需时间为( )秒。
流固相非催化反应
流固相非催化反应
一．分类：
▪气固相非催化反应（按物相分五类）；
▪液固相非催反应（按物相分五类）.
二．反应模型
收缩未反应芯模型；整体反应模型；
有限厚度反应区模型；微粒模型；单孔模型；破裂芯模型
三．收缩未反应芯模型：（缩芯模型）
1要点：
反应只在固体颗粒内部产物与未反应固体的界面上进行；反应表面由表及里不断向固体颗粒中心收缩，未反应芯逐渐缩小。
2两种情况：
①颗粒大小不变（反应过程中有固相惰性物残留或有新的固相产物生成），反应界面
不断内移。
――固体反应物无孔时或反应速率很快、流体扩散非常慢时。
）
②颗粒不断缩小――不生成固体产物，无惰性物残留；产物仅为流体。
对情况①：与气固相催化反应过程类似，
▪整个反应过程由5个步骤组成：
▪a反应物外扩散过程
▪b反应物内扩散过程
▪c表面化学反应过程
▪d产物内扩散过程
▪e产物外扩散过程。
（
对情况②：仅有a、b、c三步。
反应工程题库
化学反响工程?试题一、填空题1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反响 称为三传一反. 1. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。
2. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。
3. 总反响级数不可能大于 3 。
4. 反响速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/(m 3·h)，速率常数k 的因次为 m 3/(kmol ·h ) 。
5. 反响速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。
6. 反响速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。
7. 反响速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000ln +-=Tk ，其活化能为。
8.某反响在500K 时的反响速率常数k 是400K 时的103倍，那么600K 时的反响速率常数k 时是400K 时的 105 倍。
9.某反响在450℃时的反响速率是400℃时的10倍，那么该反响的活化能为〔设浓度不变〕。
10. 非等分子反响2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
11. 非等分子反响N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。
12. 反响N 2+3H 2==2NH 3中〔2N r -〕= 1/3 〔2H r -〕= 1/2 3NH r13. 在平推流反响器中进展等温一级不可逆反响，反响物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反响器体积增大到n 倍时，反响物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
14. 在全混流反响器中进展等温一级不可逆反响，反响物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反响器体积增大到n 倍时，反响物A 的出口浓度为A Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
反应工程习题库
反应工程习题库第五章非均相反应动力学1.工业催化剂所必备的三个主要条件是:_______、_______、_______。
(活性好、选择性高、寿命长)2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。
(范德华力、化学键力)3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。
(多、单)4.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。
(吸附等温方程)5. _______吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。
(Freundlich)6._______吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。
(Temkin)7.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。
(BET)8.在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A?B，A的反应速率的定义为_______。
dn,1Ar,,,AWdt()9.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。
(内扩散、外扩散)WFA010.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变催化剂装量和进料流量，但保持_______不变。
()WFA011.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和_______，但保持不变。
(催化剂装量、进料流量)WFA012.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的下测_______，看二者的变化关系。
dp[粒度(直径)、转化率]dp13.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的粒度(直径)，在恒定的_______下测转化率，看二者的变WFA0化关系。
()14.催化剂回转式反应器是把催化剂夹在框架中快速回转，从而排除_______影响和达到气相_______及反应器_______的目的。
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当 D = 2 时 , 即光滑球形颗粒 , 此时 K = 4 , 式 ( 20) 、 ( 21) 、 ( 22) 可简化为
R t = bk mC n [ 1- ( 1- x B) 1/ 3 ] s Ag R = bk mC n s Ag ( 20a) ( 21a) ( 22a)
t
= 1- ( 1- x B) 1/ 3
K ( D - 1) D A bC Ag dt 4 ( 12)
∫R
RC
m
RC( RC 4
2
1- D
- R 1- D ) d R C =
K 4
( D - 1) D bC ∫
0 A 4- D
t
Ag
dt RC R
3
m { 3[ 1经整理有 t = 3( D - 1) ( 4D ) D A bK C Ag
显然 , 对光滑球形颗粒 ( D = 2) , 三种不同 条件下的分维缩核模型与经典二维缩核模型完 全一致, 说明经典缩核模型仅是分维缩核模型 的一个特例 , 由此说明分维缩核模型比经典缩 核模型具有更广泛的意义。
3 结果与讨论
3. 1 积炭催化剂的表面分形维 D 甲醇、 乙醇、 异丙醇、 叔丁醇及异戊醇等五 种吸附质在不同粒径的积炭失活催化裂化催化 剂上的单层饱和吸附量如表 1 所示。
1 4 因为 - dn A = - b dn B= - b m R 2 C dR C 将式 ( 11) 代入式( 10) , 整理得 m 1- D R2 - R 1- D ) dR C = C( R C
( 10) ( 11)
则有相对时间
t
= xB
( 7)
当 D = 2 时, 即光 滑球形颗 粒, 此 时 K = 4 , 式( 5) 、 式 ( 6) 可简化为 : 对式( 12) 两边积分
第7期
朱建军等 : 气固相非催化反应缩核模型的分形分析
・497・
气固相非催化反应缩核模型的分形分析
朱建军 林西平 韶 晖 *
( 江苏石油化工学院化工系 , 常州 213016)
摘要 采用分形维理论 对经典的非催化气固相反应的缩核模型进行 分形分析 , 提出非催化气固相 反应的分维缩核模型。讨论了固体颗粒表面不规则性对气固相非催化反应的影响。通过积炭失活 催化裂化催化剂的烧炭再生反应 , 对分维缩核模型进行了验证。结果表明 , 分维缩核模型的计算值 比经典的二维缩核模型的计算值更接近实验值 , 平均相对偏差为 2. 58% 。 关键词 分形 分形维 缩核模型 分形缩核模型 再生反应
R 4- D
RC R
] + ( 4- D ) [
- 1] }
( 13)
因为
RC 4- D 4 mR 4- D [ 3- 3( 1- x B) 3 - ( 4- D ) x B ] = 1- x B , 式( 12) 可写成 t = 3( D - 1) ( 4D ) DA bK C Ag R
4- D
3
3- D 则有 t = 1- ( 1- x B ) 3
附质在积炭催化剂试样上的物理吸附量, 根据 B . E . T . 方程求算单层饱和物理吸附量。试验 装置 及方 法详 见文 献[ 6] , 测量 系 统真 空度 为 1. 0 × 10 Pa, 石 英 弹 簧 灵 敏 度 为 68 ～ 70 m m / 100mg 。 2. 2 积炭催化剂的烧炭再生反应 称取一定量的积炭催化剂试样放入 CD-2 型内循环无梯度反应器( 四川科学仪器厂制造) 的样品 篮中 , 在氮气 保护 下升 温至反 应温 度 ( 500 ±2) ℃, 当温 度稳定后 , 改通 空气进 行烧 炭再生反应 , 反应一定时间后在氮气保护下冷 却至室温 , 称重 , 求算烧炭失重量 以及烧炭转 化率。
[ 5]
收稿日期 : 1997-07-11。 该课题为中国石化总公司和留学回国服务中心资助项目。 * 吴增华、 梁金花、 魏 英参加部分试验工作。
认为,
・ 498・
石 油 化 工
1998 年第 27 卷
如固体 中 B 的摩尔 密度为 m ; 粒子的 体积为 V P , 则粒子中 B 的量为 m V 故有 B 的 反应 消耗量 为:
2/ 3
- 2x B
( 16a)
1. 3 表面反应控制 由于是表面化学反应控制, 故与灰层的存
4 m R 3- D t = bK k C n ( 3- D ) [ 1s Ag RC R
3- D
由式 ( 19) 积分 经整理可得
]=
∫
C
R R
R C dRC =
2- D
∫
t
0
bK k s C Ag dt 4 m
( 1)
式中 N A 为阿弗加德罗常数; m 为吸附质在颗 粒表面上的单层饱和吸附量; 为吸附质的分 子截面积; D 为表面分形维, 其值介于 2 ～ 3 之 间。 则固体颗粒的表面积 A 与颗粒的平均半径 R 之间的关系: A = K R , 式中 K 为常数。 我们仍然保留经典二维缩核模型的一些基 本原则 , 如流体膜控制扩散、 灰层控制扩散、 化 学反应及反应物和生成物在界面上的吸附和脱 附等。根据经典二维缩核模型关于反应界面向 颗粒中心收缩速率在界面上处处相等的基本前 提, 可以认为在反应过程中反应界面及传质界 面的不规则性保持不变, 即在反应过程中, D 值 保持恒定。 设在固体颗粒上发生了如下气固相非催化 反应 : A ( 气) + bB( 固 ) 气相产物+ 固相产物 1. 1 气膜扩散控制 此时固体表面上气体 反应组份的浓 度为 零, 反应期间 CA g 是恒定的, 按单个粒子计的传 质速度为
由式 ( 8) 积分- d tA =
dn
∫ r = ∫ K D ・d C
dr
R D C Ag A
RC
0
( 9)
x B = 1 时, 完全反应时间
= 4 m 3bK kg C Ag R D - 3 ( 6)
经整理有 D - d nA ( R 1- R 1- D ) = K ( D - 1) D A CAg d t C
2 试验部分
2. 1 单层饱和物理吸附量的测定 采用静态重量吸附法测定了不同相对压力 下甲醇、 乙醇、 异丙醇、 叔丁醇及异戊醇五种吸
表 1 30℃时五种吸附质在积炭催化剂上的单层饱和吸附量 积炭催化剂 平均粒径 / m 175. 0 115. 0 97. 3 83. 0 分形维 D D 相关系数 R 甲醇 395. 4 478. 2 538. 2 554. 7 2. 527± 0. 025 乙醇 267. 7 320. 7 367. 3 378. 2 2. 515± 0. 030 单层饱和吸附量 / mol ・g - 1 异丙醇 228. 1 279. 9 321. 7 331. 6 2. 476±0. 031 2. 496±0. 029 0. 9914 0. 9881 0. 9892 0. 9899 0. 9887 叔丁醇 186. 8 228. 8 262. 7 271. 3 2. 477± 0. 029 叔戊醇 183. 1 221. 5 254. 1 261. 5 2. 486± 0. 031
- d nB = m
t = 3 bkm R xB g C Ag
R = 3 bkmg C Ag 1. 2 灰层扩散控制
( 5a) ( 6a)
dV P = - 4
m
R C dR C
2
( 3)
由式( 2) 、 ( 3) 得:
bk g C Ag d t = 4 RCdRC K RD
m 2
1 dn B 1 bd nA = = bks C n D D Ag K R C dt K RC dt
m
当 D = 2 时 , 即光滑球形颗粒 , 此时 K = 4 , 式 ( 14) 、 ( 15) 、 ( 16) 可简化为
t= = R2 [ 3- 3( 1- x B ) 2/ 3 - 2x B ] 6 bDA CAg
1 dn B b dnA = = bkg ( C Ag - CAC ) = bk g C Ag ( 2) K RD dt K RD dt
D
于 1961 年
首先提出的具有明显界面的收缩核模型 ( 简称 缩核模型 ) 在气固相非催化反应中得到了较为 广泛的应用。 对于规则性的球形实心颗粒, 该模 型的计算值与实际结果具有较好的一致性。然 而 , 自然界中及人工合成的固体颗粒其形状及 表面都具有一定的不规则性 , 为此, 在经典二 维缩核模型中引入表征固体颗粒表面形状不规 则性的参数进行修正显得十分必要。十多年前 由法国数学家 M andelbr ot 提出的“ 分形维几何 理论” 为人们提供了一个用于表征固体颗粒表 面不规则性十分有效的手段, 使得对经典二维 缩核模型进行改正成为可能。 本文基于“ 分形维 几何理论” 对经典二维缩核模型进行了分形分 析 , 提出了分维缩核模型, 并通过积炭催化剂的 烧炭再生反应对该模型进行了验证。
m mR 6 bD A CAg 2
( 17) ( 18) ( 19)
n
( 14a) ( 15a)
n - dn B= K R D = - 4 C ks C Ag bd t
R C dR C
2
D 由式 ( 18) 可得 R 2dR C = C
t
bK ks C n Ag 4 m dt
= 3- 3( 1- x B)
由表 1 中四种吸附质在不同粒径颗粒上的 单层饱和吸附量, 根据式( 1) 采用最小二乘法线 性回归求取 D 值 , 结果如表 1 所示。由相关系 数可见 , lg N 与 lg R 具有较好的线性相关性, 说明积炭失活催 化剂表面具有一定的分形特 征 , 且 D 值较大 , 说明该催化剂表面具有较大 的不规则性。 3. 2 表面分形维 D 对反应的影响 由气固相非催化反应缩核模型的分形分析 可知, 对于气膜扩散控制、 灰层扩散控制及表面