三傳一反：質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞，反應(yīng)動力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程是一門專門研究化學(xué)反應(yīng)的工程問題的學(xué)科，既以化學(xué)反應(yīng)作為研究對象，又以工程問題為其對象反應(yīng)器的形式，不外乎管式、釜式、塔式、固定床、流化床，操作方式不外乎分批式、連續(xù)式、半連續(xù)式在化學(xué)反應(yīng)工程中，數(shù)學(xué)模型主要包括：動力學(xué)模型、物料衡算式、熱量衡算式、動量恒算式、參數(shù)計算式。在建立數(shù)學(xué)模型時，根據(jù)基礎(chǔ)資料建立物料、熱量和動量恒算式的一般式為：積累量=輸入量-輸出量均相反應(yīng)是指：在均一的液相或氣相中進(jìn)行的反應(yīng)均相反應(yīng)的速率取決于物料的濃度和溫度多相反應(yīng)過程是指同時存在兩個或更多相態(tài)的反應(yīng)系統(tǒng)所進(jìn)行的反應(yīng)過程非理想流動：凡是流動狀況偏離平推流和全混流這兩種理想情況的流動，統(tǒng)稱為非理想流動理想混合反應(yīng)器是指：理想混合反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器視催化劑的運(yùn)動情況可分為固定床、流化床等裝置催化劑的中毒：均勻中毒、殼層中毒催化劑的制備方法：混合法、浸漬法、共凝膠法、噴涂法、溶蝕法、熱熔法氣固相催化反應(yīng)，要測定真實(shí)的反應(yīng)速率，首先要排除內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散的影響化學(xué)反應(yīng)速率是指單位反應(yīng)體系內(nèi)反應(yīng)速率和時間的變化率如果反應(yīng)物分子在碰撞中一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子，則該反應(yīng)為基元反應(yīng)幾個基元反應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng)，則稱為非基元反應(yīng)反應(yīng)級數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)保持不變，它的絕對值不會超過3，可以是分?jǐn)?shù)、負(fù)數(shù)、0反應(yīng)級數(shù)（n）的大小反映了該物料濃度對反應(yīng)速率影響的程度，n越高，該物料濃度對反應(yīng)速率的影響越顯著，n=0，在動力學(xué)方程中該物料的濃度項(xiàng)就不出現(xiàn)，說明該物料濃度的變化對反應(yīng)速率沒有影響，如果n為負(fù)值，說明該物料濃度的增加的反而抑制了反應(yīng)，使反應(yīng)速率下降。非均相催化反應(yīng)過程的三個控制步驟分別是外擴(kuò)散過程、內(nèi)擴(kuò)散過程、化學(xué)動力學(xué)過程催化劑失活的類型和原因大致可分為物理中毒、化學(xué)中毒、結(jié)構(gòu)變化孔徑較大時，分子的擴(kuò)散阻力是由于分子間的碰撞所致，這種擴(kuò)散就是分子擴(kuò)散或容積擴(kuò)散，當(dāng)微孔的孔徑小于分子的自由程（約0.1ηm）時，分子與孔壁的碰撞機(jī)會超過了分子間的相互碰撞，從而前者成了擴(kuò)散阻力的主要因素，這種擴(kuò)散成為克努森擴(kuò)散，當(dāng)分子擴(kuò)散和克努森擴(kuò)散同時存在時，為綜合擴(kuò)散停留時間不同的流體顆粒之間的混合，通常稱為返混平推流（PFR）：反應(yīng)物料以一致的方向向前移動，在整個截面上各處的流速完全相等特點(diǎn)：所有物料顆粒在反應(yīng)器中的停留時間是相同的，不存在返混全混流（CSTR）：剛進(jìn)入反應(yīng)器的新鮮物料與已存留在反應(yīng)器中的物料能達(dá)到瞬間的完全混合，以致在整個反應(yīng)器內(nèi)各處物料的濃度和溫度完全相同，且等于反應(yīng)器出口處物料的濃度和溫度。特點(diǎn)：返混達(dá)到了最大限度西勒模數(shù)（內(nèi)擴(kuò)散模數(shù)）：反映反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度對過程影響程度的參數(shù)。比表面積（BET）：單位質(zhì)量催化劑所具有的表面積膨脹率：當(dāng)反應(yīng)物A全部轉(zhuǎn)化后系統(tǒng)體積的變化分率工業(yè)催化劑所具備的三個主要條件是：活性好、選擇性高、壽命長發(fā)生在停留時間相同的物料之間的均勻化過程，稱之為簡單混合，發(fā)生在停留時間不同的物料之間的均勻化過程，稱之為返混催化劑的組成中，其核心部分是活性組分，常常兼做穩(wěn)定劑和分散劑的是催化劑的載體σ2為隨機(jī)變量θ的方差，對于全混流，σ2=1，對于平推流σ2=σt2=0，對于一般實(shí)際流況0≤σ2≤1BET式只適用于物理吸附，焦姆金式只適用于化學(xué)吸附，朗繆爾式和費(fèi)羅因德利希式則對兩者都可應(yīng)用氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠范德華力結(jié)合的，而化學(xué)吸附是靠化學(xué)鍵力結(jié)合的助催化劑：又稱促進(jìn)劑，本身催化活性很小，但添加極少量于催化劑中，卻能顯著的改善催化劑的效能循環(huán)比β可自零至無限大，當(dāng)循環(huán)比β=0，平推流管式反應(yīng)器，當(dāng)β=∞，全混流釜式反應(yīng)器。簡述非均相催化反應(yīng)的七個步驟：反應(yīng)物從氣流主體擴(kuò)散到催化劑的外表面（外擴(kuò)散過程）反應(yīng)物進(jìn)一步向催化劑的微孔內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)去（內(nèi)擴(kuò)散過程）反應(yīng)物在催化劑的表面上被吸附（吸附過程）吸附的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成反應(yīng)的生成物（表面反應(yīng)過程）反正的生成物從催化劑表面上脫附下來（脫附過程）脫附下來的生成物分子從微孔內(nèi)向外擴(kuò)散到催化劑外表面處（內(nèi)擴(kuò)散過程）生成物分子從催化劑外表面處擴(kuò)散到主流氣流中被帶走（外擴(kuò)散過程）簡述工業(yè)上處理催化劑失活問題的基本方法：改進(jìn)催化器采用“中期活性”或安全系數(shù)設(shè)計反應(yīng)器嚴(yán)格控制操作條件，充分凈化原料氣嚴(yán)格控制操作溫度必要的恢復(fù)活性處理優(yōu)化操作以彌補(bǔ)失活造成的生產(chǎn)能力下降簡述朗格繆爾（Langmuir）模型假設(shè)吸附過程需要滿足的條件均勻表面（或稱理想表面），及催化劑表面各處的吸附能力是均一的，或者說是能量均勻的表面。單分子吸附層，因?yàn)樵诨瘜W(xué)吸附時，被吸附的分子與固體催化劑表面間存在有類似于化學(xué)鍵的結(jié)合，所以催化劑表面最多能吸附這樣的一層。被吸附的分子間互不影響，也不影響別的分子的吸附。吸附的機(jī)理均相同，吸附形成的絡(luò)合物亦均相同。簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間的概念及三者之間的關(guān)系空時：進(jìn)入反應(yīng)器的物料通過反應(yīng)器體積所需的時間（反應(yīng)器容積/進(jìn)料的體積流量）空速：單位時間內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的物料體積相當(dāng)于幾個反應(yīng)器的容積（1/空時）反應(yīng)時間（t）：從反應(yīng)物料加入反應(yīng)器后實(shí)際進(jìn)行反應(yīng)時算起至反應(yīng)進(jìn)行到某一時刻所需的時間。停留時間：指從反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器時算起至離開反應(yīng)器時為止所經(jīng)歷的時間。停留時間分布：對于不是平推流的連續(xù)操作的反應(yīng)器，由于同時進(jìn)入反應(yīng)器的物料顆粒在反應(yīng)器中的停留時間有長有短，因而形成一個分布，稱作停留時間分布。一般用“平均停留時間”來表述。在間歇反應(yīng)器和平推流管式反應(yīng)器中停留時間和反應(yīng)時間都是相同的，停留時間和反應(yīng)時間也是相一致的，恒容時的空時等于體積流速之比，這時三者相等。固定床反應(yīng)器的概念及其優(yōu)缺點(diǎn)固定床反應(yīng)器的概念：凡是流體通過固定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。優(yōu)點(diǎn)：固定床中催化劑不易磨損而可長期使用/床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，因此與返混式的反應(yīng)器相比，它的反應(yīng)速率較快，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)容積來獲得較大的生產(chǎn)能力/停留時間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，有利于提高選擇性和轉(zhuǎn)化率缺點(diǎn)：固定床傳熱較差/催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行流化床反應(yīng)器的概念：原料氣以一定的流動速度使催化劑呈懸浮湍動，并在催化劑作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：傳熱效能高，而且床內(nèi)溫度易于維持均勻/大量固體顆?？煞奖愕赝鶃磔斔?由于顆粒細(xì)，可以消除內(nèi)擴(kuò)散阻力，能充分地發(fā)揮催化劑的效能。缺點(diǎn)：氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣固兩相接觸不夠有效/顆粒運(yùn)動基本上是全混式，因此停留時間不一/顆粒的磨損和帶出造成催化劑的損失。簡述固定床層空隙率對流體流速的影響。簡述沿壁效應(yīng)以及減少沿壁效應(yīng)的措施空隙率的分布將直接影響流體流速的分布。由于床層孔隙率不均勻，引起流速不同，使流體與顆粒間傳熱、傳質(zhì)行為不同，流體的停留時間不同，最終會影響到化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。沿壁效應(yīng)：這種由于沿壁處空隙率不同而帶來的對過程的影響成為沿壁效應(yīng)，為減少沿壁效應(yīng)，要求床層的直徑至少為粒徑的8倍。簡述雙曲線型本征動力學(xué)方程所依托模型的基本假設(shè)條件在吸附-反應(yīng)-脫附三個步驟中必然存在一個控制步驟，該控制步驟的速率便是本征反應(yīng)速率除了控制步驟外，其他步驟均處于平衡狀態(tài)吸附和脫附過程屬于理想過程，即吸附和脫附過程可用朗格繆爾吸附模型加以描述簡述催化劑載體的作用，并舉出至少兩種催化劑載體提供有效的表面積和適合的孔結(jié)構(gòu)使催化劑獲得一定的機(jī)械強(qiáng)度提高催化劑的熱穩(wěn)定性提供活性中心與活性組分作用形成新的化合物節(jié)省活性組分用量催化劑載體：活性炭、硅膠、膨潤土、氧化鋁、分子篩等簡述建立非理想流動的流動模型的步驟通過冷態(tài)模型試驗(yàn)測定實(shí)驗(yàn)裝置的停留時間分布根據(jù)所得的有關(guān)E（t）和F（t）的結(jié)果通過合理的簡化提出可能的流動模型結(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)果通過一定規(guī)模的熱模實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性簡述非催化氣固反應(yīng)縮核模型的特點(diǎn)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。簡述非催化氣固反應(yīng)縮粒模型的特點(diǎn)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。簡述氣—液反應(yīng)的宏觀過程：A（g）+bB（l）→產(chǎn)物（l）？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。簡述尋求停留時間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類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。對于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度對于放熱反應(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；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；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。簡述均相反應(yīng)及其動力學(xué)的研究內(nèi)容參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。簡述氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相模擬的特點(diǎn)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。53.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(diǎn)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。非均相模型考慮了床層中粒子與流體間溫度與濃度的差別。54.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(diǎn)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。55.簡述氣—固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)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。56.1.簡述氣—液相反應(yīng)器的設(shè)計所包含的內(nèi)容？2.簡述氣—液相反應(yīng)器型式的選擇應(yīng)考慮的因素？3.以純液體在懸浮催化劑上的加氫反應(yīng)為例來說明氣—液—固反應(yīng)的過程？1.首先是根據(jù)氣—液反應(yīng)系統(tǒng)的動力學(xué)特征來選擇正確的反應(yīng)器型式然后結(jié)合反應(yīng)器