体内组成均一,不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的,通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此,把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加,相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 11.简述气—液相反应器的设计所包含的内容?
答:首先是根据气—液反应系统的动力学特征来选择正确的反应器型式,然后结合反应器特性来确定能满足给定生产任务的反应器几何尺寸。 12.简述气—液相反应器型式的选择应考虑的因素?
答:1)气、液的接触方式,即气体和液体在器内的流动模式; 2)相间传质系数kGA、kLA; 3)气、液流动速率;
4)气—液反应控制区的考虑。
13.以纯液体在悬浮催化剂上的加氢反应为例来说明气—液—固反应的过程?
答:1)气相中的反应组分(如氢气)通过气膜向气液界面的扩散传质; 2)氢在气液界面上溶解,假定达到平衡,然后通过液膜向液相主体内进行扩散;
3)氢在液相主体内具有均一的浓度,它将进一步通过固体表面上的液膜从液相主体向固体粒子表面扩散;
4)气相反应组分和液相反应组分在固体表面上发生反应; 5)整个反应过程就是按上述步骤依次的进行。
三、分析解答题
1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系? 空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。(①分)反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。(①分)停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。(①分)由于平推流反应器内物料不发生返混,具有相同的停留时间且等于反应时间,恒容时的空时等于体积流速之比,所以三者相等。(②分)
2、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? 阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,(①分)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,(①分)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。(①分)对应的曲线为F
F(t)?(t),
CACA0。(②分)
3、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。
4、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。
5、简述气-液反应的宏观过程:A(g) + bB(l)→ 产物(l)?
1)反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面,在界面上假定达到气液相平衡; 2)反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相,并在液相内反应; 3)液相内的反应产物向浓度下降方向扩散,气相产物则向界面扩散; 4)气相产物向气相主体扩散。 6、简述固定床反应器的优缺点?
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。
k1R2Er?k2CA,其活化能为E2,当E1 r?kCR1AS,,其活化能为1;SA7、对于反应
k2>E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率?
k10rRk10e?E1/RTSR??C?eA?E2/RTrSk20ek20答:对于平行反应
E2?E1RTCA,所以,当E1>E2时应尽
可能提高反应温度,方可提高R的选择性,提高R的收率 8、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点?
1)以U0的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流动速度Umf通过,而其余部分以(U0-Umf)则全部以气泡的形式通过; 2)床层从流化前的高度Lmf增高到流化时的高度Lf,完全是由于气泡的体积所造成; 3)气泡相为向上的平推流,大小均一; 4)反应完全在乳相中进行; 5)气泡与乳相间的交换量Q为穿流量q与扩散量之和。 9、简述双膜理论?
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜,而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内,而假定气相主体和液相主体内组成均一,不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的,通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此,把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加,相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 10、简述理想反应器的种类?
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。
11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点?
答:假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表,而不必计及乳相中的情况,对气泡的组成进行计算便可以达到反应的转化率 12、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