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第五章非均相反应动力学1.工业催化剂所必备的三个主要条件是:
_______、_______、_______。
(活性好、选择性高、寿命长)
2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的,而化学吸附是靠_______结合的。
(范德华力、化学键力)3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的,而化学吸附是_______分子层的。
(多、单)4.气体在固体表面上发生吸附时,描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。
(吸附等温方程)5._______吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。
(Freundlich)6._______吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。
(Temkin)
7.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。
(BET)
8.在气—固相催化反应中,反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的,如反应A?
B,A的反应速率的定义为_______。
dn,1Ar,,,AWdt()
9.对于气—固相催化反应,要测定真实的反应速率,必须首先排除_______和_______的影响。
(内扩散、外扩散)
WFA010.测定气固相催化速率检验外扩散影响时,可以同时改变催化剂装量和进料流量,但保持_______不变。
()
WFA011.测定气固相催化速率检验外扩散影响时,可以同时改变_______和_______,但保持不变。
(催化剂装量、进料流量)
WFA012.测定气固相催化速率检验内扩散影响时,可改变催化剂的_______,在恒定的下测_______,看二者的变化关系。
dp[粒度(直径)、转化率]
dp13.测定气固相催化速率检验内扩散影响时,可改变催化剂的粒度(直径),在恒定的_______下测转化率,看二者的变
WFA0化关系。
()
14.催化剂回转式反应器是把催化剂夹在框架中快速回转,从而排除_______影响和达到气相_______及反应器_______的目的。
(外扩散、完全混合、等温)
15.流动循环(无梯度)式反应器是指消除_______、_______的存在,使实验的准确性提高。
(温度梯度、浓度梯度)16.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当孔径较大时,扩散阻力是由_______所致。
(分子间碰撞)17.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当孔径较大时,扩散阻力是由分子间碰撞所致,这种扩散通常称为_______。
[分子扩散(容积扩散)]
18.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当微孔孔径在约_______时,分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。
(0.1um)19.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当微孔孔径在约0.1um时,_______为扩散阻力的主要因素。
(分子与孔壁的碰撞)
20.对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当微孔孔径在约0.1um时,分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素,这种扩散称为_______。
(努森扩散)
21.等温催化剂的有效系数η为催化剂粒子的______________与催化剂内部的_______________________________之比。
(实际反应速率、浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率)
1mkCVSRD,,eS22.气—固相催化反应的内扩散模数_______,它是表征内扩散影响的重要参数。
()
1mkCVSRD,,eS23.气—固相催化反应的内扩散模数,它是表征内扩散影响的重要参数,数值平方的大小反映了_______与_______之比。
(表面反应速率、内扩散速率)
,SS24.气—固相催化反应的内扩散模数的大小可判别内扩散的影响程度,愈大,则粒内的浓度梯度就_______,反之,,S愈小,内外浓度愈近于_______。
(愈大、均一)
25.催化剂在使用过程中,可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活,也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。
(物理、化学)
26.催化剂的失活可能是由于某些化学物质的中毒引起的,关于中毒的两种极端情况是_______与_______。
(均匀中毒、孔口中毒)
27.描述气—固相非催化反应的模型有:
_______、_______、_______。
(整体均匀转化模型、粒径不变的缩核模型、粒径缩小的缩粒模型)
28.对于气—固相非催化反应的缩核模型,反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进,但粒子体积_______。
(不变)29.煤炭燃烧属于气—固相非催化反应,粒径随着反应进行而不断的缩小,这种模型属于粒径缩小的_______模型。
(缩粒)30.硫化矿的燃烧、氧化铁的还原都属于气—固相非催化反应,反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进,但粒子体积不变,这种模型属于粒径不变的_______模型。
(缩核)
31.膜内转化系数γ值的大小反映了在膜内进行的那部分反应可能占的比例,因而可以用来判断_______的程度。
(反应快慢)
32.测定气—液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的_______,使反应在动力学区域内进行。
(扩散阻力)
33.下列哪种物质属于半导体催化剂_______。
(B)
A.金属B.金属硫化物C.金属盐类D.酸性催化剂
34.下列哪种物质属于绝缘体催化剂_______。
(D)
A.金属B.金属氧化物C.金属盐类D.酸性催化剂
35.骨架Ni催化剂的制备是将Ni与Al按比例混合熔炼,制成合金,粉碎以后再用苛性钠溶液溶去合金中的Al而形成骨架,这种制备方法是_______。
(A)
A.溶蚀法B.热熔法C.沉淀法D.混合法
36.下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_______。
(B)
A.均匀表面B.多分子层吸附C.分子间无作用D.吸附机理相同
37.下列属于理想吸附等温方程的是_______。
(A)
A.Langmuir型B.Freundlich型C.Temkin型D.BET型
38.测量气—固相催化反应速率,在确定有无外扩散影响时是在没有改变_______的条件下进行实验的。
(D)
W/FA0A.催化剂装置B.催化剂装量C.进料流量D.
39.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时,分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素,这种扩散称为努森扩散。
(B)
A.0.01umB.0.1umC.1umD.1nm
m,1,,RkC/DSVSe40.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数值的大小反映了表面反应速率与_______之比。
(C)A.扩散速率B.外扩散速率C.内扩散速率D.实际反应速率
m,1,,LkC/DLVSe41.气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度,若颗粒为圆柱形则L=_______。
(C)A.厚度/2B.RC.R/2D.R/3
m,1,,LkC/DLVSe42.气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度,若颗粒为球形则L=_______。
(D)A.厚度/2B.RC.R/2D.R/3
m,1,,LkC/DLVSe43.气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度,若颗粒为平片形则L=_______。
(A)A.厚度/2B.RC.R/2D.R/3
dmd,,kC,didt,当平行失活对反应物无内扩散阻力时,d为44.催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为
_______。
(B)
A.?
0B.=1C.?
3D.?
1
dmd,,kC,didt45.催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为,当平行失活对反应物有强内扩散阻力时,d为_______。
(C)
A.?
0B.=1C.?
3D.?
1
dmd,,kC,didt46.催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为,当串联失活时,d为_______。
(D)A.?
0B.=1C.?
3D.?
1
dmd,,kC,didt47.催化剂在使用过程中会逐渐失活,其失活速率式为,当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时,d为_______。
(A)
A.?
0B.=1C.?
3D.?
1
48.下列非催化气—固相反应,属于粒径缩小的缩粒模型的是_______。
(D)
A.硫化矿的焙烧B.分子筛的焙烧C.氧化铁的还原D.煤炭的燃烧
49.下列非催化气—固相反应,属于粒径缩小的缩粒模型的是_______。
(B)
A.硫化矿的焙烧B.焦碳与硫磺的反应C.氧化铁的还原D.分子筛的焙烧
50.下列非催化气—固相反应,属于粒径不变的缩核模型的是_______。
(C)
A.煤炭的燃烧B.焦碳与硫磺的反应C.氧化铁的还原D.水煤气反应
51.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内,反应几乎全部在在液相主体内进行的极慢反应。
(A)A.,0.02B.0.02,γ,2C.?
2D.,2
52.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内,反应为在液膜内进行的瞬间反应及快速反应。
(D)A.,0.02B.0.02,γ,2C.?
2D.,2
53.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内,反应为中等速率的反应。
(B)
A.,0.02B.0.02,γ,2C.?
2D.,2
54.对于气—液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应,为提高反应速率,应选用_______装置。
(C)A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜
55.对于气—液相反应中等速率反应,为提高反应速率,使其转变为快反应应选用_______装置。
(D)A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜
56简述Langmuir等温吸附方程的基本特点,
答:
1)均匀表面(或理想表面):
即催化剂表面各处的吸附能力是均一的,吸附热与表面已被吸附的程度如何无关;
2)2)单分子层吸附;
3)被吸附的分子间互不影响,也不影响别的分子;
4)吸附的机理均相同,吸附形成的络合物均相同。
57.简述BET方程测定固体催化剂比表面积的原理,
P1(C,1)P,,V(P,P)VCVCP0mm0答:
测定比表面积的方法是建立在BET方程基础之上,利用低温下测定气体在固体上
P(,1)1PC
VV(P,P)PVCVCm0mm0C的吸附量和平衡分压值,将对作图,应为一直线,斜率为,截距为,因此可求出及,则可利用比表面积公式进行求得。
58.气—固相催化反应的动力学步骤?
答:
1反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散2)反应物在催化剂表面上吸附3吸附的反应物转化成反应的生成物4)反应生成物从催化剂表面上脱附下来5)脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。
59.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势,答:
多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。
当微孔孔径较大时,分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致,这种扩散为分子扩散。
当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时,分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞,而成为扩散阻力的主要因素,这种扩散为努森扩散。
60.简述非催化气固反应缩核模型的特点,答:
非催化气固反应缩核模型是反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进,但粒子体积不变,如硫化矿的焙烧,氧化铁的还原等。
61.简述非催化气固反应缩粒模型的特点,答:
非催化气固反应缩粒模型是固体粒子的粒径随反应的进行向不断缩小,如煤炭的燃烧造气,从焦碳与硫磺蒸汽制造二硫化碳。
62.简述气—液反应的宏观过程:
A(g)+bB(l)?
产物(l),
答:
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。
第六章固定床反应器
1.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作_______。
(固定床反应器)2.固定床中催化剂不易磨损是一大优点,但更主要的是床层内流体的流动接近于_______,因此与返混式的反应器相比,可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。
(平推流)
3.固定床中催化剂不易磨损是一大优点,但更主要的是床层内流体的流动接近于平推流,因此与返混式的反应器相比,可用_______的催化剂和_______的反应器容积来获得较大的生产能力。
(较少量、较小)
4.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。
(拟均相、非均相)
5.描述固定床反应器的拟均相模型忽略了粒子与流体之间_______与_______的差别。
(温度、浓度)6.描述固定床反应器的数学模型,忽略了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为_______。
(拟均相模型)7.描述固定床反应器的数学模型,考虑了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为_______。
(非均相模型)8.描述固定床反应器的拟均相模型,根据流动模式与温差的情况它又可分为平推流与有轴向返混的_______模型,和同时考虑径向混合和径向温差的_______模型。
(一维、二维)
1/3dV(6V/,)VPP9.固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积的球粒子直径,表达式=_______。
()
da/,aaPP10.固定床中颗粒的面积相当直径是以外表面相同的球形粒子的直径,表达式=_______。
()
Sd6/SVSV11.固定床中颗粒的比表面相当直径是以相同的比表面的球形粒子直径来表示,表达式=_______。
()
a,,aSSP12.对于非球形粒子,其外表面积必大于同体积球形粒子的外表面积,故可定义颗粒的形状系数_______。
a/aSP()
,,,SSS13.颗粒的形状系数对于球体而言,_______,对于其他形状的颗粒_______。
(=1、均小于1)
RH14.固定床的_______定义为水力半径的四倍,而水力半径可由床层空隙率及单位床层体积中颗粒的润湿表面积来求
de得。
(当量直径)
15.固定床中的传热实质上包括了_______、_______以及_______几个方面。
(粒内传热、颗粒与流体间的传热、床层与器壁的传热)
16.绝热床反应器由于没有径向床壁传热,一般可以当作平推流处理,只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化,因此一般可用_______模型来计算。
(拟均相一维)
TTopteq17.对于可逆的放热反应,存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度,二者的关系为______________。
TTEReqopt2,ln,,TTEEEeqopt211()
18.对于固定床反应器,当某一参数变化到一定程度时就可能使床层温度迅速升高,这种现象俗称_______,它是固定床反应器设计和操作中所应注意的问题。
(飞温)
19.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。
(A)
A.粒子与流体间有温度差B.粒子与流体间无温度差
C.床层径向有温度梯度D.床层轴向有温度梯度
20.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。
(A)
A.粒子与流体间有浓度差B.粒子与流体间无浓度差
C.床层径向有温度梯度D.床层轴向有温度梯度
21简述固定床反应器的优缺点,
答:
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。
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。
22.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相模型的特点,
答:
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。
拟均相模型忽略了床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。
23.简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型的特点,
答:
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。
非均相模型考虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。
24.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相一维模型的特点,
答:
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。
拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度差别,考虑在流体流动的方向(轴向)上有温度和浓度的变化,而在与流向垂直的截面上(径向)则是等温和等浓度的。
固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点,25.简述气—
答:
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置为固定床反应器,拟均相二维模型是忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别(,同时考虑流体在轴向和径向上的温度梯度和浓度梯度。
26.简述表征颗粒特征的基本参数粒径的表示方法,
VP答:
固定床中粒径的表示方法常用的有三种。
颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积的球粒子直径,表达式
1/3dda/,a(6V/,)VaPPP=;颗粒的面积相当直径是以外表面相同的球形粒子的直径,表达式=;颗粒的比表面
Sd6/SVSV相当直径是以相同的比表面的球形粒子直径来表示,表达式=。
第七章流化床反应器
1.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。
(流体)
2.对于流化床反应器,当流速达到某一限值,床层刚刚能被托动时,床内粒子就开始流化起来了,这时的流体空线速称为_______。
(起始流化速度)
3.对于液—固系统的流化床,流体与粒子的密度相差不大,故起始流化速度一般很小,流速进一步提高时,床层膨胀均匀且波动很小,粒子在床内的分布也比较均匀,故称作_______。
(散式流化床)
4.对于气—固系统的流化床反应器,只有细颗粒床,才有明显的膨胀,待气速达到_______后才出现气泡;而对粗颗粒系统,则一旦气速超过起始流化速度后,就出现气泡,这些通称为_______。
(起始鼓泡速度、鼓泡床)5.对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统,气速超过起始流化速度后,就出现气泡,气速愈高,气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈,使床层波动频繁,这种流化床称为_______。
(聚式流化床)
6.对于气—固系统的流化床反应器,气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层,将固体粒子一节节向上推动,直到某一位置崩落为止,这种情况叫_______。
(节涌)
7.对于流化床反应器,当气速增大到某一定值时,流体对粒子的曳力与粒子的重力相等,则粒子会被气流带出,这一速度称为_______。
(带出速度或终端速度)
8.对于流化床反应器,当气速增大到某一定值时,流体对粒子的_______与粒子的_______相等,则粒子会被气流带出,这一速度称为带出速度。
(曳力、重力)
u/utmf9.流化床反应器的的范围大致在10,90之间,粒子愈细,比值_______,即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。
(愈大)
UUU00mf10.流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的,一般取流化数在_______范围内。
(1.5,10)11.对于气—固相流化床,部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外,多余的气体都以气泡状态通过床层,因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。
(泡相、乳相)
12.气—固相反应系统的流化床中的气泡,在其尾部区域,由于压力比近傍稍低,颗粒被卷了进来,形成了局部涡流,这一区域称为_______。
(尾涡)
13.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中,当气泡大到其上升速度超过乳相气速时,就有部分气体穿过气泡形成环流,在泡外形成一层所谓的_______。
(气泡云)
14.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡,_______和_______总称为气泡晕。
(尾涡、气泡云)
VVWb15.气—固相反应系统的流化床中,气泡尾涡的体积约为气泡体积的_______。
(1/3)
LL,fmfb16.气—固相反应系统的流化床,全部气泡所占床层的体积分率可根据流化床高和起始流化床高来进行计算,
L,Lfmf
L,,fb计算式为_______。
()
17.在气—固相反应系统的流化床中设置分布板,其宗旨是使气体_______、_______、_______和_______为宜。
(分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省)
u0
2duororuN0or418.在流化床中设计筛孔分布板时,可根据空床气速定出分布板单位截面的开孔数=_______。
()19.在流化床中设计筛孔分布板时,通常分布板开孔率应取约_______,以保证一定的压降。
(1%)20.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触,常在床内设置内部构件,以垂直管最为常用,它同时具有_______,_______并甚至_______的作用。
(传热、控制气泡聚、减少颗粒带出)
21.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触,常在床内设置内部构件,但很少使用水平构件,它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用,从而导致床内产生明显的_______梯度和_______梯度。
(温度、浓度)22.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触,常在床内设置内部构件,但很少使用水平构件,它对颗粒和气体的上下流动起一定的_______作用,从而导致床内产生明显的温度梯度和浓度梯度。
(阻滞)
23.气—固相反应系统的流化床反应器中,由于上升气泡的尾涡中夹带着颗粒,它们在途中不断的与周围的颗粒进行着交换,大量的颗粒被夹带上升,这种循环相当剧烈,所以自由床中的颗粒可认为是_______的。
(全混)24.气—固相反应系统的流化床存在着_______、_______、_______及_______四类区域。
(气泡区、泡晕区、上流区、回流区)
25.当气流连续通过流化床的床层时,床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒将不断被带出去,这种现象称为_______。
(场析)
26.当气流连续通过流化床的床层时,床层内那些带出速度_______操作气速的颗粒将不断被带出去,这种现象称为场析。
(小于)
27.如果在流化床反应器的出口处要加二级旋风分离系统作为回收装置时,旋风分离器的第一级入口理应安置在_______处。
(分离高度)
28.在流化床反应器中,当达到某一高度以后,能够被重力分离下来的颗粒都以沉积下来,只有带出速度小于操作气速的那些颗粒才会一直被带上去,故在此以上的区域颗粒的含量就近乎恒定了,这一高度称作_______。
(分离高度)29.描述流化床的数学模型,对于气、乳两相的流动模式一般认为气相为_______,而对乳相则有种种不同的流型。
(平推流)
30.描述流化床的数学模型,对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流,而对_______相则有种种不同的流型。
(气、乳)
31.描述流化床的数学模型,按照模型考虑的深度而分的第?
级模型中,各参数值均为恒值,不随床高而变,但与气泡的大小_______。
(有关)
32.描述流化床的数学模型,按照模型考虑的深度而分的第?
级模型中,各参数值均为_______,不随床高而变,但与气泡的大小有关。
(恒值)
33.描述流化床