化学反应工程实验思考题部分答案

1.本证动力学与宏观动力学有何区别？
答：化工动力学是研究反应速率与操作参数(浓度、温度、压力和停留时间等)之关系的规律。

若只涉及化学反应本身的速率与反应组分浓度、温度、催化剂和溶剂种类的影响，则称为本征动力学，又称微观动力学、反应固有动力学（相对于表观动力学而言），排除流动、传质、传热等传递过程影响条件下的反应动力学，描述化学反应本身的规律。

相应的反应速率和速率方程，称为本征反应速率和本征速率方程。

答：本征动力学是指排除流动、传质、传热等传递过程影响条件下的反应动力学，描述化学反应本身的规律。

相应的反应速率和速率方程，称为本征反应速率和本征速率方程。

本征速率方程在形式上和表观速率方程并无差别，但方程中变量和参数的物理意义不相同。

宏观动力学是指反应器传递过程影响下的反应动力学。

相应的反应速率和反应速率方程称为表观反应速率和表观速率方程。

表观速率方程和本征速率方程的形式并无差别，但方程中的变量和参数的物理意义不同。

2.无梯度反应器属于微分反应器还是积分反应器？为什么？
答：微分反应器。

因为当反应物系连续流过反应器后，由于催化剂床层很矮，反应压力、温度、浓度都接近常数不变，其组成无明显的变化，保证了本征试验所需的理想条件，即反应器内流体相中无浓度梯度，此种反应器称为微分反应器。

因为物系组成无明显的变化，反应热效应很小，若不计入热损失，微分反应器内流体相中也不存在温度梯度，因此，微分反应器又称为无梯度反应器。

当反应物系借助于安装在微分反应器体内的循环泵而循环流动时，称为内循环微分反应器。

实验室研究固体催化剂使用的流动型固定床管式反应器也称微分反应器。

通常包括单纯流动法和循环流动法两种形式。

无梯度反应器内循环无梯度反应器是一种气–固催化反应装置，它既能消除催化床层间的浓度和温度梯度，又能克服由于转化率低而造成的成份分析困难，从而可以取得准确的动力学数据，但对热效应较大的体系，数据精确性较差。

3反应速度的影响因素有哪些？答：浓度、温度、压力、催化剂。

4．什么是转化频率？
答：转化频率，即每克催化剂上每小时转化了多少克原料。

转化频率，定义为单位时间内每个活性中心引发的总包反应的次数。

5、思考题
1.氢火焰检测器与热导检测器的区别？
答：热导监测器（TCD）是利用被检组分与载气的热导率差异来检测组分的浓度变化，构造简单：在一不锈钢块上钻上孔道，装入热敏元件（通常是铼钨丝），构成热导池。

当样品进入色谱柱后通过热导池加热然后给热导池放大器一个电讯号，最后仪器根据产生的电讯号的不同而打出不同的谱图，它所用的载气只有一种就可以了，载气的种类要根据你自己做的样品的不同来选择,最常用的是氢气，国外用氦气，氩气，但是成本高，这种检测器有构造简单，测定范围广，稳定性好，线性范围宽，样品不被破坏之优点。

不过，缺点也很明显，灵敏度不高。

而氢焰离子化检测器（FID）是利用有机物在氢焰的作用下，化学电离而成离子流，借测定离子流强度进行检测。

应用三路气体，N、H、O气其中，氮气是载气，氧气和氢气都是助燃器，样品进入柱子后由载气送到氢火焰离子化检测器里，得到充分的燃烧，在样品燃烧时候产生的不同的讯号的大小被收集圈收集，在变为电讯号就会产生不同的样品图谱，FID具有灵敏度高，相应快，线性范围宽的优点，是个专属型监测器，一般只能检测含碳有机物。

在实际工作中现在用氢火焰检测器的多因为它比热导检测器的灵敏度大，分离度好，对异构体来说效果更好。

同时进样品的量少，这样可以减少对色谱柱的损毁。

2.简述高压反应釜操作注意事项？
答：1、在反应釜中做不同介质的反应，应首先查清介质对主体材料有无腐蚀。

对瞬间反应剧烈，产生大量气体或高温易燃易爆的化学反应，以及超高压、超高温或介质中含氯离子、氟离子等对不锈钢产生腐蚀严重的反应须特殊定货！
2、装入反应介质时应不超过实验室反应釜釜体2/3液面！
3、工作时或结束时，严禁带压拆卸！严禁釜在超压、超温的情况下工作！
4、清洗高压釜时，应特别注意勿将水或其它液体流入加热炉内，防止加热炉丝烧断。

如果为夹套导热油加热，在加导热油时注意勿将水或其它液体掺入当中，应不定期的检查导热油的油位！
5、运转时如隔离套内部有异常声响，应停机放压，检查搅拌系统有无异常情况。

定期检查搅拌轴的摆动量，如摆动量太大，应及时更换轴承或滑动轴套！
6、按控制仪的使用电压接相应的电压，单相220V，三相380V，控制仪的火线与零线勿接反；不可在送电中实施配线工作，以防触电！为了保证控制仪正常运转和工作人员的人身安全，请必须接接地线！控制仪本身并不防爆，所以应避开油、气等易燃易爆环境！
7、当最终反应温度确定后，在加热过程中不允许更改温度设定值，以免温度出现较大的过冲！
8、控制仪在接通电源的前提下，即使不打开加热搅拌等开关，控制仪后面板的输出端子也是带电的，在运行中不允许拔动触摸任何插头！
9、工作时间显示是内部单片机8031，通过对内部分频的积累来进行计时，每一次通断电将会使内部积累数据消失，在操作中应注意，工作时间显示以分为单位，最大工作时间为9999分（166.5小时）！
10、转速显示正确的检测位置对转速的稳定显示至关重要，此位置在出厂时已调好，切勿随意调整！
11、每次开机时，要求任何按钮都应在初始状态，这需要操作者养成良好的工作习惯，在每次工作完毕后将旋钮扭回最小位置，防止下次开机时电流过冲太大对控制仪造成大的损坏！
12、定期对各种仪表及爆破泄放装置进行检测，以保证其准确可靠的工作，设备的工作环境应符合安全技术规范要求！
13、实验室反应釜安装时将爆破泄放口通过管路联接到室外！
14、实验室反应釜长期停用时，釜内外要清洗擦净不得有水及其它物料，并存放在清洁干燥无腐蚀的地方。

3.烯烃氢酯化的基本原理？
答：氢酯基化反应是羰基化反应的组成部分，羰基化反应是一类利用CO 的引入以达到合成目标产物的反应, 其底物一般为不饱和烃, 主要包括氢甲酰化、氢羧基化和氢酯基化等类型。

催化氢酯基化反应是用不饱和烃做底物直接制备羧酸酯的一种简便方法, 催化剂主要是由中心金属离子和相关配体配位形成的配合物。

中心金属离子是Ⅷ、Ⅹ副族过渡金属, 使用较多的是Rh、Pd、Ni、Co、Cu 等, 其中研究最多的就是金属Pd与配体组成的催化剂体系。

Pd 膦配体对氢酯基化反应的催化活性较高, 并具有优秀的立体选择性。

以苯乙烯为例，反应机理如下：
＋CO＋COOMe
COOMe。