化工过程与设备简答题答案

简答题答案：1.简述均相反应及其动力学的研究内容？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。2.写出复合反应收率和选择率的定义式及它们之间的关系式。答案：收率定义式：Y＝生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/进入反应系统关键组分的摩尔数选择率定义式：S=生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/反应消耗关键组分的摩尔数收率与选择率之间的关系：Y＝S·x3.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点?答：均匀表面；单分子层吸附；分子间无作用力；吸附机理相同。4.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为CA0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F（t），A/CA0.5.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。6.停留时间分布函数F（t）的含义？答：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的物料所占分率为F(t)。7.停留时间分布密度函数E（t）的含义？答：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）。8.简要说明催化剂失活的主要原因有哪些？答案：化学失活、物理失活和结构变化。化学失活主要是由于原料中夹带的杂质引起催化剂中毒或催化剂毒物在活性部位上的吸附造成的。物理失活主要是由于催化剂活性表面积减小而引起活性下降的不可逆物理过程，包括载体上金属晶粒变大或非负载催化剂表面积的减小；结构变化主要是由于沉积粉尘或积炭（或结焦）而引起的活性与选择性的下降。9.催化剂的特征是什么？答：催化剂只能实现热力学可行的反应，不能实现热力学不可行的反应；催化剂只能改变化学反应的速度，不能改变化学平衡的位置，且反应前后本身的组成和质量不变；催化剂能降低反应活化能，改变反应历程；催化剂对反应具有选择性。10.气—固相催化反应的动力学步骤?答：1反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散2）反应物在催化剂表面上吸附3吸附的反应物转化成反应的生成物4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散11.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。当微孔孔径小于分子的自由程0.1um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12.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。13.简述固定床反应器的优缺点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。1）催化剂在床层内不易磨损；2）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；3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。14.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相模型的特点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。拟均相模型忽略了床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。15.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相一维模型的特点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度差别，考虑在流体流动的方向（轴向）上有温度和浓度的变化，而在与流向垂直的截面上（径向）则是等温和等浓度的。16.简述气—固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置为固定床反应器，拟均相二维模型是忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别（，同时考虑流体在轴向和径向上的温度梯度和浓度梯度。17.简述表征颗粒特征的基本参数粒径的表示方法？答：固定床中粒径的表示方法常用的有三种。颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积Vp的球粒子直径，表达式dv=(6Vp/π)1/3；颗粒的面积相当直径是以外表面ap相同的球形粒子的直径，表达式da=√ap/π；颗粒的比表面相当直径是以相同的比表面Sv的球形粒子直径来表示，表达式ds=6/SV。