第七章 流化床反应器
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第七章酶反应器的类型与选择◆用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
◆按照结构的不同分为:搅拌罐式反应器(Stirred T ank Reactor, STR)、鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR )、填充床式反应器(packed column reactor, PCR )、流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR)、膜反应器(Membrane Reactor, MR)等;◆酶反应器的操作方式可以分为分批式反应(batch )、连续式反应(continuous )和流加分批式反应(feeding batch );◆将反应器的结构和操作方式结合一起,对酶反应器进行分类,连续搅拌罐反应器(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR)、分批搅拌罐反应器(Batch Stirred Tank Reactor, BSTR)等。
1.酶反应器的类型◆常用的酶反应器类型1.1搅拌罐式反应器:◆搅拌罐式反应器(stirred tank reactor, STR)是有搅拌装置的一种反应器(图8-1,8-2所示)。
◆在酶催化反应中是最常用的反应器。
它由反应罐,搅拌器和保温装置组成。
◆搅拌式反应器的操作方式可以根据需要采用分批式(batch)、流加分批式(feeding batch)和连续式(continuous)三种。
与之对应的有分批搅拌罐式反应器和连续搅拌罐式反应器之分。
(1)分批搅拌罐式反应器:图8-1 分批搅拌罐式反应器(2)搅拌罐式反应器:连续搅拌罐式反应器(continuous stirred tank reactor ,CSTR)的结构示意图如图8-2图8-2 连续搅拌罐式反应器示意图1.2填充床式反应器:填充床式反应器(packed column reactor, PCR)是一种用于固定化酶进行催化反应的反应器。
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同,或与吸收剂中的组分发生,从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度,化学反应2、用水吸收HC1气体属于,用N aO H溶液吸收S02属于,用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收,化学吸收,化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器,鼓泡式吸收器,喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中,扩散过程既包括,也包括。
【答】分子扩散,湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比,物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水,碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
Mg2+,S二酸,氨【答】燃料脱硫,燃料固硫,烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题,通过在吸收液中加入C aC l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值,吸收温度,石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有,,,流体力学状态,控制溶液过饱和,吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法,氧化镁法,钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法(选择性、非选择性),吸收法,吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器,移动床吸附器,流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法;希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分,其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分;助催化剂;载体17、催化剂的性能主要指其、和。
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同,或与吸收剂中的组分发生,从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度,化学反应2、用水吸收HC1气体属于,用N a OH溶液吸收S02属于,用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收,化学吸收,化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器,鼓泡式吸收器,喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中,扩散过程既包括,也包括。
【答】分子扩散,湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比,物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水,碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸,氨【答】燃料脱硫,燃料固硫,烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题,通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值,吸收温度,石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有,,,流体力学状态,控制溶液过饱和,吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法,氧化镁法,钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法(选择性、非选择性),吸收法,吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器,移动床吸附器,流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法;希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分,其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分;助催化剂;载体17、催化剂的性能主要指其、和。
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)9.流化床反应器的mf t u u /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)10.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的,一般取流化数mf U U 0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)15.气—固相反应系统的流化床中,气泡尾涡的体积W V 约为气泡体积b V 的_______。
(1/3)16.气—固相反应系统的流化床,全部气泡所占床层的体积分率b δ可根据流化床高f L 和起始流化床高mf L 来进行计算,计算式为=b δ_______。
(f mff LL L -)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) 18.在流化床中设计筛孔分布板时,可根据空床气速0u 定出分布板单位截面的开孔数or N =_______。
(or or u d u 204)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Ⅱ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Ⅱ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.描述流化床的数学模型,按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中,各参数值均为恒值,不随_______而变,但与气泡的大小有关。
(床高)34.描述流化床的数学模型,按照模型考虑的深度而分的第Ⅰ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_______。
(无关)35.描述流化床的数学模型,按照模型考虑的深度而分的第Ⅲ级模型中,各参数均与气泡的大小_______,而气泡大小则沿_______而变。
(有关、床高)36.描述流化床的气泡两相模型,以0U 的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流化速度mfU 通过,而其余部分(m f U U -0)则全部以_______的形式通过。
(气泡) 37.描述流化床的气泡两相模型,以0U 的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流化速度mf U 通过,而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。
[(m f U U -0)] 38.描述流化床的气泡两相模型,气泡相为向上的_______式流动,其中无催化剂粒子,故不起反应,气泡大小均一。
(平推)39.描述流化床的气泡两相模型,反应完全在乳相中进行,乳相流动状况可假设为_______或_______。
(全混流、平推流)40.描述流化床的气泡两相模型,反应完全在_______相中进行,乳相流动状况可假设为全混流或平推流。
(乳)41.描述流化床的气泡两相模型,气泡与乳相间的交换量Q 为_______与_______之和。
(穿流量q 、扩散量)42.描述流化床的鼓泡床模型,它相当于mfU U /0_______时,乳相中气体全部下流的情况,工业上的实际操作大多属于这种情况。
(>6~11)43.描述流化床的鼓泡床模型,由于气速较大,因此该模型假定__________________________________,_____________________________,这样只需计算气泡中的气体组成便可算出反应的转化率。
(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)44.流化床反应器的开发和放大,国内外都有许多成功的经验,但一般都是从_______、_______、_______方面进行考虑和改进的。
(催化剂性能、操作条件、床层结构)45._______是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。
(多相反应过程)46.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。
(两个或更多)47.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类:一是按_______来处理的双膜模型;一是按_______处理模型,如溶质渗透模型和表面更新模型。
(稳态扩散、非稳态扩散)48.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类:一是按稳态扩散来处理的_______;一是按非稳态扩散处理模型,如_______和_______。
(双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型)49.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的,一般取流化数m f U U 0在_______范围内。
(B )A. 0.1~0.4B. 1.5~10C. 10~15D. 0.4~1.550.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的,一般取流化数t u U 0在_______范围内。
(A )A. 0.1~0.4B. 1.5~10C. 10~15D. 0.4~1.551.在流化床反应器中,气泡的尾涡体积w V 约为气泡体积b V 的_______。
(B )A. 1/4B. 1/3C. 2/3D. 1/252.下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。
(C )A. 各参数均为恒值B. 参数值不随床高而变C. 参数值与气泡大小无关D. 参数值与气泡大小有关53简述聚式流化床的形成?答: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。
54.简述鼓泡床的形成?答: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,待气速达到起始鼓泡速度后才出现气泡;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,这些通称为鼓泡床。
55.简述描述流化床的特征流速的定义?答:特征流速为起始流化速度和带出速度。
1)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。
2)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。
56.简述流化床反应器中节涌床的特点?答:对于气—固系统,床径很小,而床高与床径比较大时,气泡在上升过程中可能聚并增大甚至达到占据整个床层截面的地步,将固体粒子一节节的往上柱塞式的推动,直到某一位置而崩落为止,这种情况为节涌,此时的流化床为节涌床。