硕士研究生化学反应过程分析试题

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1、硕士研究生化学反应过程分析试题、简答题:1.简述反应器放大设计的几种方法；答：反应器放大就是在小试或中试工艺研究基础上，运用化学工程原理进行工业规模反应器设计的技术。其要求是在工业反应器屮重现小试或中试的过程结果。放人方法有1几何相似放人，几何相似放大法通常仅适合于简单的物理过程，对于聚合反应这样的复杂过程无能为力。2非几何相似放大，关键是混合参数的搭配，应用方法是整体流速法。2.简述非等温活塞流反应器的计算方法；答：变温平推流反应器，其温度、反应物系浓度、反应速率均沿流动方向变化，需要联立物料衡算式和热量衡算方程式，再结合动力学方程求解。在

2、稳定状态时，有：物料衡算：V.CA.dx,=r,dVR热量衡算：对象为dVR［物料带入热量］—［物料带走热量］—［传向环境热量］—［反应热］=0-Dm-K（T-TJdA-^HRrAdVR=O式中叫、Cp「T、：、分别为i组分的摩尔流量、i组分的等压摩尔热容、微元体积中物料温度、环境温度、反应热（放热为负，吸热为止）由物料衡算和热量衡算及动力学方程（卩=.广（八心））三者联立，采用差分法或Runge-Kutta法求解。3•什么是返混？对于自催化反应（由于返混作用存在）应选用什么样的反应器或怎样的反应器组合，为什么?答合，不影响化学反应过程的进行

3、。若是处于不同进料时间的两股物料之间发生混合，由于物料在反应器内停留时间不同，则反应程度不同，二者的组成也不相同，混合后形成的新物料其组成将与原物料组成不同，化学反应速率亦将随之发生变化.这种混合称为返混。存在2-3.2催化反应自催化反应是复合反应中的一类。其主要特点是反应产物能对该反应过程起催化作用•加速该反应过程的进行。例如；反应2A+P-^*P+P(2.3-26)反应1(2.3-25)通常•4值远大于厂。在反应初期尽管反应物的浓度较髙，但产物浓度很低，所以总反应速率不大。随着反应的进行，产物浓度不断增加.反应物浓度虽然降低，但其值仍然较

4、高。因此，反应速率将是增加的。当反应进行到某一时刻时，反应物浓度的降低对反应速率的彩响超过了产物浓度增加对反应速率的形响反应速率开始下降。图应选择多节平推流反应器串联反应器或平推流和全混流的反应器组合,平推流+全混流此反应组合符合自催化反应特点。4.可逆放热反应过程的最优温度序列指的是什么？生产中怎样实现？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）这是曲于可逆放热反应，出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

5、学平衡。5.木征动力学和表观动力学方程式有哪些异同点？反应器设计时使用的是那种动力学方程式？为什么？答：本征动力学：又称微观动力学，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。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。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。例如反应物1生成产物2的气固相催化反应的本征速率方程为：「仁・Aexp（・E/RTi）ci，其中Ti和ci分别为反应实际进行场

6、所，即催化剂活性中心的温度和反应物的浓度。A、E和浓度指数n分别为反应的频率因子、反应活化能和反应级数，对一定的反应均可视为常数，不因传递过程状况的变化而变化。以本征速率方程和描述反应器中传递过程的方程为基础，口J以建立反应器数学模型，进行反应器的设计或操作状况的分析，本征动力学研究还可与表观动力学研究相结合，去判断传递过程对反应结果的影响，从而能为加强或消除这种影响，改善反应器的操作状况和改进催化剂的结构等提供依据。表观动力学：又称宏观动力学，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。

7、表观速率方程和木征速率方程的形式并无差别，但方程屮的变量和参数的物理意义不同。例如反应物1生成产物2的气固相催化反应的木征速率方程为：「仁-Aexp（-E/RTi）ci,其屮Ti和ci分别为气相主体温度和反应物浓度，其值通常与反应实际进行场所（即催化剂活性屮心）的温度和反应物□的浓度有一定偏离，偏离的程度则取决于流动、传热、传质等反应器传递过程。A、E和浓度指数n分别为表观反应的频率因子、表观反应活化能和表观反应级数，其数值不但与反应特性有关，还与反应器的形式、尺寸、操作方式、操作条件等因素有关。因此一定的表观动力学方程只是相对于一定的传递过

8、程条件才有意义。反应器设计时使用表观动力学方程，工业反应过程的特点是进行化学反应的同时，伴冇各种传递过程。在反应动力学实验研究屮，通过模拟工业反应器的传递过程条件（