1、（1） 簡述活塞流模型和全混流模型的基本特征。（2） 根據(jù)縮芯模型，描述H2s和ZnO反應(yīng)的宏觀步驟（3） 對于快速的一級不可逆的氣液反應(yīng)，寫出其宏觀反應(yīng)速率的表達(dá)式（指明式中各參數(shù)的含義）。（4） 對于一級不可逆的氣固相催化反應(yīng)，寫出其宏觀反應(yīng)速率的表達(dá)式（指明式中各參數(shù)的含義）。1,簡述理想反應(yīng)器的種類答：通常所指的理想反應(yīng)器有兩類：理想混合（完全混合）反應(yīng)器和平推流（活塞流或擠出流）反應(yīng)器。所謂完全混合流反應(yīng)器是指器內(nèi)的反應(yīng)流體瞬間達(dá)到完全混合，器內(nèi)物料與反應(yīng)器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應(yīng)器是指器內(nèi)反應(yīng)物料以相同的流速和一致的方向進(jìn)行移動，不存在不同停留時間的物料的混合，

2、所有的物料在器內(nèi)具有相同的停留時間。2.簡述分批式操作的完全混合反應(yīng)器答：反應(yīng)物料一次性投入反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)過程中，不再向器內(nèi)投料，也不出料，待達(dá)到反應(yīng)要求的轉(zhuǎn)化率后，一次性出料，每批操作所需生產(chǎn)時間為反應(yīng)時間與非生產(chǎn)性時間之和，非生產(chǎn)性時間包括加料、排料和物料加熱、冷卻等用于非反應(yīng)的一切輔助時間。3,簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間三者關(guān)系答：空時是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。反應(yīng)時間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實際發(fā)生反應(yīng)的時刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時間。停留時間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時間。由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，

3、具有相同的停留時間且等于反應(yīng)時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。4,對于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度答：1）對于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。25,對于反應(yīng)，rRk1CA,E1；rsk2cA,E2,當(dāng)Ei>E2時如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率,E1/RT.E2E1QrR_k10ek10RTcSRE2/RTCA,eCA答：對于平行反應(yīng)rSk20ek20,所以，當(dāng)E1&g

4、t;E2時應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率。6停留時間分布密度函數(shù)E(t)的含義答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體,在反應(yīng)器出口流體的質(zhì)點中，在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點所占的分率為E(t)dt(分)。0E(t)dt1.0。7 .停留時間分布函數(shù)F(t)的含義t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體tF(t)E(t)dtF(t)o0o_2和方差t。答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間,在出口流體中停留時間小于t的物料所占的分率為8 .簡述描述停留時間分布函數(shù)的特征值答：用兩個最重要的特征值來描述一一平均停留時間1) t定義式為

5、：t0tE出，平均停留時間t是E(t)曲線的分布中心，是E(t)曲線對于坐標(biāo)原點的一次矩，又稱E(t)的數(shù)學(xué)期望。22) t是表示停留時間分布的分散程度的量，在數(shù)2,22學(xué)上它是指對于平均停留時間的二次矩t0tE(t)dtt。9.簡述尋求停留時間分布的實驗方法及其分類答：通過物理示蹤法來測反應(yīng)器物料的停留時間的分布曲線。所謂物理示蹤是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時間分布。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。64 .簡述脈沖示蹤法測停留時間分布

6、的實驗方法及其對應(yīng)曲線答：脈沖示蹤法是在定常態(tài)操作白連續(xù)流動系統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入一定量M克的示蹤劑A,并同時在出口處記錄出口物料中示蹤劑的濃度隨時間的變化。CaE(t)對應(yīng)的曲線為E(t)曲線，C0o65 .簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應(yīng)曲線答：階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為Ca。的流體，同時保持系統(tǒng)內(nèi)流動模式不變，并在切換的同時，在出口處測出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時間的變化。對應(yīng)的曲線F(t)為F(t),CaCA066 .簡述建立非理想流動的流動模型的步驟答：1)通過冷態(tài)模型實驗測定實驗裝置的停留時

7、間分布；2) 根據(jù)所得的有關(guān)E(t)或F(t)的結(jié)果通過合理的簡化提出可能的流動模型，并根據(jù)停留時間分布的實驗數(shù)據(jù)來確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)；3) 結(jié)合反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)通過模擬計算來預(yù)測反應(yīng)結(jié)果;4) 通過一定規(guī)模的熱模實驗來驗證模型的準(zhǔn)確性。12 .簡述非理想流動軸向擴(kuò)散模型的特點答：1）在管內(nèi)徑向截面上流體具有均一的流速；2）在流動方向上流體存在擴(kuò)散過程，該過程類似于分子擴(kuò)散，符合Fick定律；3）軸向混合系數(shù)巳在管內(nèi)為定值；4）徑向不存在擴(kuò)散；5）管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。13 .簡述非理想流動軸向擴(kuò)散模型的定義答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴(kuò)散過程的相

8、似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散相來加以修正，并人為的假定該軸向返混過程可以用費克（Fick）定律加以定量描述。所以，該模型稱為“軸向分散模型”（或軸向擴(kuò)散模型）14 .簡述非理想流動多級混合模型的特點答：把實際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n個容積相等串聯(lián)的全混流區(qū)所組成，來等效的描述返混和停留時間分布對反應(yīng)過程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V,物料流入速tVtiI率為Vc，則Vo,N。15 .舉例說明微觀流體和宏觀流體的區(qū)別答；若流體是分子尺度作為獨立運動單元來進(jìn)行混合，這種流體稱為微觀流體；若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨的運動單元來進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的

9、交換，微團(tuán)內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時間，這種流體稱為宏觀流體。如在氣一液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過裝置，此時氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。16簡述Langmuir等溫吸附方程的基本特點答：1）均勻表面（或理想表面）：即催化劑表面各處的吸附能力是均一的，吸附熱與表面已被吸附的程度如何無關(guān)；2 ）單分子層吸附；3 ）被吸附的分子間互不影響，也不影響別的分子；4）吸附的機(jī)理均相同，吸附形成的絡(luò)合物均相同。17 .簡述BET方程測定固體催化劑比表面積的原理P1（C1）P答：測定比表面積白方法是建立在BET方程基礎(chǔ)之上V（p0P）VmCVmCPo,pP利用低溫下測定氣體在固體上的吸附量

10、和平衡分壓值，將V（P0P）對P0作圖，應(yīng)（C1）1為一直線，斜率為VmC,截距為VmC,因此可求出Vm及C,則可利用比表面積公式進(jìn)行求得。18 .氣一固相催化反應(yīng)的動力學(xué)步驟答：1）反應(yīng)物從氣流主體向催化劑的外表面和內(nèi)孔擴(kuò)散；2）反應(yīng)物在催化劑表面上吸附；3）吸附的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成反應(yīng)的生成物；4）反應(yīng)生成物從催化劑表面上脫附下來；5）脫附下來的生成物向催化劑外表面、氣流主體中擴(kuò)散。19 .解釋努森擴(kuò)散和分子擴(kuò)散分別在何種情況下占優(yōu)勢答：多孔物質(zhì)催化劑的粒內(nèi)擴(kuò)散較為復(fù)雜。當(dāng)微孔孔徑較大時，分子擴(kuò)散阻力是由于分子間的碰撞所致，這種擴(kuò)散為分子擴(kuò)散。當(dāng)微孔孔徑小于分子的自由程時，分子與孔壁的碰撞機(jī)會超

11、過了分子間的相互碰撞，而成為擴(kuò)散阻力的主要因素，這種擴(kuò)散為努森擴(kuò)散。20 .簡述非催化氣固反應(yīng)縮核模型的特點答：非催化氣固反應(yīng)縮核模型是反應(yīng)從粒子外表面逐漸向內(nèi)核部分推進(jìn)，但粒子體積不變，如硫化礦的焙燒，氧化鐵的還原等。21 .簡述非催化氣固反應(yīng)縮粒模型的特點答：非催化氣固反應(yīng)縮粒模型是固體粒子的粒徑隨反應(yīng)的進(jìn)行向不斷縮小，如煤炭的燃燒造氣，從焦碳與硫磺蒸汽制造二硫化碳。22 .簡述氣一液反應(yīng)的宏觀過程：A（g）+bB（l）”產(chǎn)物（l）答：1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達(dá)到氣液相平衡；2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向

12、濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散；4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。23 .簡述氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器非均相模型的特點答：凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。非均相模型考慮了粒子與流體間溫度與濃度的差別。24 .簡述氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相一維模型的特點答：凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。擬均相一維模型是忽略床層中粒子與流體的溫度與濃度差別，考慮在流體流動的方向（軸向）上有溫度和濃度的變化，而在與流向垂直的截面上（徑向）則是等溫和等濃度的。25 .簡述氣一固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點答：

13、凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置為固定床反應(yīng)器，擬均相二維模型是忽略床層中粒子與流體間溫度與濃度的差別（，同時考慮流體在軸向和徑向上的溫度梯度和濃度梯度。26 .簡述表征顆粒特征的基本參數(shù)粒徑的表示方法答：固定床中粒徑的表示方法常用的有三種。顆粒的體積相當(dāng)直徑定義為具有相1/3.同體積VP的球粒子直徑，表達(dá)式dv=（6Vp/）；顆粒的面積相當(dāng)直徑是以外表面而相同的球形粒子的直徑，表達(dá)式da=Xp/；顆粒的比表面相當(dāng)直徑是以相同的比表面Sv的球形粒子直徑來表示，表達(dá)式ds=6/Sv27簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點答：凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固

14、定床反應(yīng)器。1） 催化劑在床層內(nèi)不易磨損；2） 床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；3） 固定床中的傳熱較差；4） 催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。28.簡述氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相模型的特點答：凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。擬均相模型忽略了床層中粒子與流體間溫度與濃度的差別。29簡述聚式流化床的形成答：對于氣一固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器的粗顆粒系統(tǒng)，氣速超過起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡，氣速愈高，氣泡的聚并及造成的擾動亦愈劇烈，使床層波動頻繁，這種流化床稱為聚式流化床。30 .簡述鼓泡床

15、的形成答：對于氣一固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器，只有細(xì)顆粒床，才有明顯的膨脹，待氣速達(dá)到起始鼓泡速度后才出現(xiàn)氣泡；而對粗顆粒系統(tǒng)，則一旦氣速超過起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡，這些通稱為鼓泡床。31 .簡述描述流化床的特征流速的定義答：特征流速為起始流化速度和帶出速度。1）當(dāng)流速達(dá)到某一限值，床層剛剛能被托動時，床內(nèi)粒子就開始流化起來了,這時的流體空線速稱為起始流化速度。2）當(dāng)氣速增大到某一定值時，流體對粒子的曳力與粒子的重力相等，則粒子會被氣流帶出，這一速度稱為帶出速度或終端速度。32 .簡述流化床反應(yīng)器中節(jié)涌床的特點答：對于氣一固系統(tǒng)，床徑很小，而床高與床徑比較大時，氣泡在上升過程中可能聚并增大甚至達(dá)

16、到占據(jù)整個床層截面的地步，將固體粒子一節(jié)節(jié)的往上柱塞式的推動，直到某一位置而崩落為止，這種情況為節(jié)涌，此時的流化床為節(jié)涌床。33 .簡述流化床反應(yīng)器的優(yōu)點答：1）傳熱效能高，而且床內(nèi)溫度易維持均勻；2）大量固體粒子可方便的往來輸送，對于催化劑迅速失活而需隨時再生的過程來說，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。3）由于粒子細(xì)，可以消除內(nèi)擴(kuò)散阻力，能充分發(fā)揮催化劑的效能。34 .簡述流化床反應(yīng)器的缺點答：1）氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣一固兩相接觸不夠有效;2 ）粒子運動基本上是全混式，因此停留時間不一。在以粒子為加工對象時，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，）且粒子的全混造成了氣體的部分返混，影響反應(yīng)速率和造成副反應(yīng)的增加；3 ）粒子的磨損和帶出造成催化劑的損失，并要設(shè)置旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。35 .簡述流化床反應(yīng)器中操作氣速以是如何選取的答：實用的操作氣速U0是根據(jù)具體情況選取的。一般U0/Umf之值（稱作流化數(shù)）在10范圍的，另外也有按Uo/ut0.10.4左右來選取。通常所用的氣速為0.5m/s左右，對于熱效應(yīng)不大，反應(yīng)速度慢，催化劑