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《催化剂工程》习题三答案一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1、活化的逆操作是（A）。A、钝化B、烧结C、积碳D、中毒2、催化剂失活的原因不包括下列哪项（C）。A、玷污B、中毒C、变形D、积碳3、催化剂类型和牌号的选择的原则：催化剂的（A）要与催化反应器的结构和操作工艺条件相适应，相匹配。A、性能特长B、外观C、抗压性D、分子结构4、计算机辅助催化剂操作设计的基础原始数据有：（C）与校正因子。A、热力学数据B、尺寸数据C、动力学数据D、质量数据5、数学模型的分类：机理型和（A）两大类。A、经验型B、理论型C、辅助型D、模拟型6、下列哪项不属于均相配位合物催化剂（A）。A、KMno4B、HCo(CO)4C、Al(C2H5)2ClD、RhCl(CO)(PPh3)27、配合物催化剂的通式可以写成（B）。A、MnLB、MLnC、MnLmD、M2Ln8、配合物催化剂是由通常所称的中心（A）和环绕在其周围的许多其他离子或中心分子（即配位体）所组成的配合物。A、金属B、原子C、非金属D、电子9、由小试到中试，再由中试到工业化大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来（B）的种种差异，可称之为设备的放大效应。A、生成效率B、制品质量C、产品状态D、化学结构10、在稳定地工业装置上以小口径侧线引出部分工艺气体，至催化剂测流反应器，进行评价实验。反应后（A）称为工业装置测流实验。A、气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用B、直接废弃C、回收利用但不能用于原工业装置主流工艺气中D、洗涤之后再使用二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1、催化剂参考样品剖析的目的（ABCD）。A、推断催化剂参考样品的原料、配方B、推断催化剂参考样品的制备工艺及主要制备条件C、对催化剂的活性、选择性进行评价测试D、对催化剂的机械强度及其他性能进行评价测试和表征2、配方筛选的流程：①配方的反复修改调整，②重复制备和评价测试，()⑥阶段性成果鉴定或评议。下列仍然是筛选流程步骤的是（ABC）。A、工艺条件的试验及优化B、寿命试验（800小时）——稳定性C、非常规试验——破坏性条件试验（中毒试验、积碳烧碳试验、超温试验、钝化及再还原试验等）D、洗涤沉淀物3、配方筛选中的一切实验的目的（AC）。A、尽可能在接近未来催化剂可能面临的工作条件B、检验是否符合工业要求C、对催化剂的诸性能进行合理的考察D、对催化剂的结构进一步了解4、人为非定态操作的种类包括（ABC）。A、进料组成的周期性变化B、进料流向周期性变化C、循环流化床反应器D、生成物产量的变化5、下列哪项不属于浸渍法（BCD）。A、均匀沉淀法B、过量浸渍法C、等体积浸渍法D、多次浸渍法6、工业上常用的载体有（ABCD）。A、氧化铝B、氧化硅C、活性炭D、硅酸铝7、均相催化剂的优点（ABC）。A、催化机理易于在实验室研究清楚（均相配合物可溶于反应介质，不受相间扩散的影响），B、易于表征C、活性比多相催化剂高D、过程易于控制8、均相催化剂的缺点（ABCD）。A、催化剂的分离、回收及再生困难（可溶性）B、工艺复杂C、贵金属价高，资源缺乏D、催化剂热稳定性较差9、下列哪些不是酶催化剂的优点（AB）。A、设备及操作简单B、催化剂易与产品分离C、具有高活性及高选择性D、反应条件温和（常温、常压和接近中性PH值）10、多相、均相和酶催化剂的同一性（ABC）。A、加快该反应的速率B、降低所催化反应的活化能C、改变了非催化反应的历程D、改变了化学反应的平衡位置三、判断题（本大题共30小题，每小题2分，共60分，正确填“T”,错误填“F”）1、催化剂表面渐渐沉积铁锈、粉尘、水垢等非活性物质而导致活性下降的现象称为沾污。（T）2、烧结是由于催化剂长期处于高温下操作，直接形成较大的晶粒导致的。（F）3、烧结是由于催化剂长期处于高温下操作，较小的晶粒重结晶为较大的晶粒，减少了催化剂的比体积，使催化剂活性降低。（F）4、催化剂的活性和选择性由于受到少数杂质作用而显著下降的现象称为中毒。（T）5、：积碳是以有机物为原料的石油化工反应，催化剂在使用过程中表面上逐渐沉积一层含碳物质，减少了可利用的表面积（活性表面积），引起催化选择性衰退。（F）6、在研究催化反应时，在排除了传质、传热以及动量传递等物理过程可能对化学反应速度影响的前提下，所得动力学规律，称为本征动力学。（T）7、催化剂在工业使用条件下，存在传质、传热以及动量传递等物理过程可能对化学反应速度影响的前提下，所得动力学规律，称为宏观动力学。（T）8、催化剂在装填前不用检查。（F）9、催化剂的装填操作尽量避开阴雨天。（T）10、大修后重新装填已经使用过得旧催化剂时，一是需经过筛，剔出碎片；二是注意尽量原位回状，即防止把在较高温度使用过的催化剂，回装到较低的温度区域使用。（T）11、烧碳是积碳反应的逆反应，是使催化剂恢复活性的一种再生方法。（T）12、当催化剂积碳严重时，必须切断原料，用水蒸气烧碳，当出口CO的浓度下降并稳定在一较低数值时，烧碳完成。（T）13、空气烧碳，热效应大，反应激烈，对催化剂活性激活有好处，一般尽量采用。（F）14、在工业上当发生因事故发生严重的热力学积碳，使转化管完全堵塞时，则无法进行烧碳，必须更换催化剂。（T）15、由原料中混入杂质而引起的催化剂衰退，可在经济条件允许的范围内，将原料精制去除杂质。（T）16、提高催化剂耐久性的方法：把催化剂制成负载型催化剂；也可以用主催化剂，使稳定性进一步提高。（F）17、衰退催化剂的再生：第一种方法：催化剂在反应过程中连续地再生；第二种方法：反应后再生；第三种方法：采用有利于催化剂再生的反应条件。（T）18、催化剂的技术经济评价主要从反应经济性和催化剂经济性两个方面考虑。（T）19、选择助催化剂的原则是，强化主催化剂的优点，而克服其缺点。（T）20、调变性助催化剂选择方法是将助催化剂引入主催化剂的晶体结构中，从而改变主催化剂阴离子的位置和价态，可以达到改变主催化剂某些性质的目的。（F）21、结构性助催化剂的选择原则包括要有较高的熔点，在使用条件下是稳定的，最好不易被还原成金属。（T）22、选择结构性助催化剂时要求结构性助催化剂对于反应要有一定的活性。（F）23、载体选择时物理因素有比表面，孔隙率，颗粒尺寸与形状，机械稳定性，热稳定性，堆密度；活性相稀释，可分离性等。（T）24、载体选择时化学方面要考虑到：比活性，活性组分间的相互作用，催化剂失活（稳定性，抗毒性，抗烧结）和反应物或溶剂无相互作用。（T）25、工业列管反应器中的单管试验：烃类水蒸气转化反应器，大型装置常有数十至数百根转化管。可在其中一根至几根管装填新开发催化剂，与工业化的催化剂进行对比。（T）26、工业催化剂在使用时要经受住向反应器里装填时自由落下的冲击或在沸腾床中催化剂颗粒间的相互撞击（T）27、催化剂在反应器中必须保持静止。（F）28、催化剂的密度通常分为三种：堆密度、颗粒密度和真密度。（T）29、扣除催化剂颗粒与颗粒之间的体积，所求的密度为真密度。（F）30、浸渍法的缺点：其焙烧分解工序常产生废气污染。（T）一、名词解释（每小题5分，共30分）1.超均匀共沉淀法解：将沉淀操作分成两步进行，先制成盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立即瞬间混合成为超饱和的均匀溶液；然后由超饱和的均匀溶液得到超均匀的沉淀物。2.收率：解：R=100%生成目的产物所消耗的关键组分的物质的量收率进入反应系统的关键组分的量3.活性解：催化剂的效能高低，是催化剂加快化学反应速率程度的一种量度；4、催化剂参考样品剖析的目的解：催化剂剖析的最终目的是：①通过化学分析和物理测试，推断催化剂参考样品的原料、配方、制备工艺及主要制备条件。②通过对催化剂活性、选择性、机械强度及其其它性能的评价测试和表征，了解参考样品的基本性能特点，为待开发催化剂提供比较基准。5.浸渍沉淀法解：在普通浸渍法的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法，即待盐溶液浸渍操作完成后，再加沉淀剂，而使待沉淀组份沉积在载体上。6.离子交换法解：系借用离子交换剂作为载体，以阳离子的形式引入活性组分，制备高分散、大表面、均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。四、简答题（每小题5分，共30分）1.浸渍法的原理和过程、应用范围及优点解：将载体放进含有活性物质（或连同助催化剂）的液体（或气体）中浸渍，当浸渍平衡后,将剩余的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等处理而得到催化剂；广泛用于制备附载型催化剂，尤其是低含量的贵金属附载型催化剂；浸渍法的优点：第一、可以用即成外形与尺寸的载体，省去催化剂成型的步骤；第二、可选择合适的载体，提供催化剂所需物理结构特性，如比表面、孔半径、机械强度、导热率等；第三、附载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。浸渍法的缺点：其焙烧分解工序常产生废气污染。2.催化剂成型时的考虑因素解：从催化剂使用性能的角度，应考虑下列因素的影响：催化剂颗粒的外形尺寸影响到气体通过催化剂填充床层的压力降△P；颗粒的外形尺寸和形状影响到催化剂的孔径结构（孔隙率、孔径结构、比表面积），从而对催化剂的容积活性和选择性有影响；某些强制造粒成型方法，有时能使物料晶体结构或表面结构发生变化，从而影响到催化剂物料的本征活性和本征选择性；催化剂需要适当的机械强度，以适应诸如包装、运输、贮存、装填等操作要求，以及在使用中的一些特殊要求，如操作中改变反应气体流量时的突然压降变化和气流冲击等；为了提高催化剂强度和降低成型时物料内部或物料与模具间的摩擦力，有时配方中要加入某种粘结剂和润滑剂。3.沉淀法的原理和应用范围。解：借助于沉淀反应，用沉淀剂（碱类物质）将可溶性的催化剂组分（金属盐类水溶液）转化为难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂；可用于制备高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体；在搅拌的情况下把碱性物质（沉淀剂）加入金属盐类的水溶液中，再讲生成的沉淀物洗涤过滤、干燥、焙烧，制造出所需要的催化剂粉状前驱体。4.催化剂的宏观和微观性质解：在催化剂化学组成与结构确定的情况下，对催化剂颗粒宏观性质的描述，如颗粒大小及分布、机械强度、抗毒性能、比表面积与孔结构等；工业催化剂除了宏观性质外，其微观（或本体）性质还有很多，如其表面活性、金属粒子大小及其分布、晶体物相（晶相）、晶胞参数、结构缺陷等的鉴定。此外，还有一些涉及催化剂表面的化合价态及电子状态，电学和磁学性质等。5.成型的方法及其对应设备解：压片成型压片设备是压片机：旋转压片机和滚动压制机挤条成型挤条成型的设备是活塞式（注射式）挤条机油中成型混合器、造粒塔，分离器及循环泵喷雾成型喷雾成型塔转动成型转盘式造粒机6.化学机理和历程的区别解：对于多相催化反应，一化学物种从与催化剂接近开始，需经历一系列物理的和化学的基元步骤。不妨把化学物种所经历的化学变化基元步骤序列称作“历程”；而把包括吸附、脱附、物理传输和化学变化步骤在内的序列关系称作机理。