化学反应工程简答部分题库

1、间歇反应器与平推流反应器的异同 答：平推流反应器在结构和操作方式上与间歇反应器截然不同，一个没有搅拌一个有搅拌；一个连续操作一个间歇操作；一个是管式一个是釜式。 是共同的，就是二者都没有返混，所有物料在反应器内的停留时间都相同。既然停留时间都相同，没有不同停留时间（即不同转化率，不同浓度）物料的混合，两种反应器在相同的进口（初始）条件和反应时间下，就应该得到相同的反应结果。 2、间歇反应器与全混流反应器 答：间歇反应器与全混流反应器在结构上大体相同，但从返混的角度上看却是完全不同的。间歇反应器完全没有返混，而全混流反应器的返混达到了极大的程度。因而，二者的设计方程不同，同一个反应在这两种反应器中进行，产生的结果也就不一样。 3、均相反应和非均相反应的定义？如何强化非均相反应的反应速率？ 答：均相反应是指气相反应、互溶液相的反应，反应物、产物和催化剂均处于同一相中，反应不受相间物质传递的影响，只受相内浓度分布的影响。 非均相反应是指反生在相间的界面或反应物传递通过界面进入另一相进行反应。 使用催化剂、提高温度、增加浓度？ 4、实验室对于间歇反应器的动力学方程进行研究。现在将该反应在工业上放大，在等温和等浓度的条件下，用于连续流动的搅拌反应器的设计。问是否可以直接将该动力学方程用于连续流动的搅拌反应器？反应速率的影响因素？ 答：不能。反应物浓度、温度、压强等。？ 5、对反应级数n>0的不可逆反应，图示全混流反应器和平推流反应器的体积。图中以转化率xA为横坐标，反应速率rA的倒数为纵坐标。达到相同的转化率，哪种反应器所需要的体积大些？为什么？ 答：全混流反应器所需要的体积大些。因为全混流反应器有最大返混，而对于反应级数n＞0的不可逆化学反应，返混降低了反应器的浓度推动力，使反应器体积增大。 6、进料量的影响：增大进料量，移热线斜率减小，移热线右倾斜 接触时间缩短，转化率降低，放热量减少，生热线右移 传热系数的影响：传热系数增加，移热线斜率增加，向左偏移 进料浓度的影响：增大进料浓度，反应速率加快，放热速率加快，因而生热曲线变陡。 7、三种绝热式固定床反应器比较 换热式:绝热操作线相互平行,降温线水平，生产强度大,催化剂 用量少 原料冷激:绝热操作线相互平行,降温线过初始点，换热效率高, 返混,转化率低,生产强度降低,催化剂用量大 非原料气冷激:绝热操作线相互不平行,降温线水平,换热效率高, 返混,转化率低,生产强度降低,催化剂用量大 8、什么是化学反应动力学？ 答：研究化学反应速率与反应条件之间关系的科学。 9、化学反应速率的定义是什么？单位是什么？ 单位时间单位体积内某产物生成的量（或某反应物消耗的量）单位：mol/(m2.s) mol/(min.L) kg/(m3.h) 化学反应计量数和反应级数是否相同？物理意义分别是什么？ 不同。反应级数：与反应计量系数无关的常数，通常由实验测定。 化学计量系数：化学反应方程中每种物质前面的系数。 10、质量作用定律 基元反应的反应速率与各反应物浓度的幂指数的乘积成正比，各反应物的浓度的幂指数为基元反应中各反应物化学计量数的绝对值。 11、由于历史上化学家的认知原因，化学反应速率通常是rA=-dcA/dt示。全混流反应器在稳态操作过程中，反应器内浓度不随时间变化，由反应速率的以上定义，立即可以得到全混流反应器内反应速率是零的结论，如何解释？ 反应速率是化学反应本身的性质，与反应物浓度、温度和催化剂性质有关。        不是反应速率的定义式，是恒容间歇反应器的物料衡算方程，但是历史上化学家将其作为反应速率的定义式，误导至今。全混流的物料守恒服从                    (恒定流量），反应速率不为零。 12、解决失活问题的方法 答：改进催化剂－－加强耐高温、抗毒性。 采用“  中期活性”设计反应器－－反应器设计时打出充分的余量。 严格控制操作条件－－控制原料气中毒物的含量及反应温度等。 优化操作，弥补活性下降－－催化剂活性下降后，采用例如升温等方法弥补。 13、消除外扩散：改变气速（搅拌速度），从而改变外扩散传质阻力。温度、初始浓度都不变，改变进料的质量流速，若其不再改变反应速度，则外扩散消除。 消除内扩散：当外扩散的影响消除后，用改变粒度的方法来消除内扩散的影响，在恒定的空时下，粒径不再影响转化率时，内扩散的影响消除。 14、由很多查得气固催化反应A→P均为A的二级反应，并且已经被实验证实，为这点，某人也在实验室进行验证，但实验结果总表现为一级，试说明该实验者错在何处？ 答：没有对催化剂消除内外扩散，若内扩散严重时，反应的宏观级数为反应本征级数与扩散级数的算数平均值。 15、反应器的设计原则 质量衡算、能量衡算、动量衡算 质量衡算：积累速率 = 输入速率－输出速率－反应消耗速率＋反应生成速率 能量衡算:系统内能量积累速率 = 流入的热流量 – 系统对环境做的功 + 物料带入的能量 – 物料带出的能量dE/dt = Q – Ws + Fi0Hi0 - FiHi 其中dE = cPdT Q = hA(Ta-T) 体积膨胀功:  W=∫pdV 管式反应换热器