【正文】 （ 2）若采用 PFR，應(yīng)采用如圖所示的加料方式，即 A組分沿軸向側(cè)線分段進(jìn)料，而 B則在入口處進(jìn)料。若反應(yīng)器入口處反應(yīng)氣體的線速度為 20m/s，當(dāng)出口處 CHClF2的轉(zhuǎn)化率為 %時(shí)，出口的氣體線速度時(shí)多少？反應(yīng)器的長度是多少？整個(gè)系統(tǒng)的壓力均為 105Pa， 700℃ 時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)等于。在 815℃ 時(shí)，速率常數(shù) k?，平衡常數(shù) K??104Pa，假定其它副反應(yīng)可忽略，試求：（ 1） （ 1） 此條件下的平衡轉(zhuǎn)化率；（ 2） （ 2） 乙烷的轉(zhuǎn)化率為平衡轉(zhuǎn)化率的 50%時(shí)，所需的反應(yīng)管長。進(jìn)氣組成為 10%NO,1%NO2,9%O2,80%N2,若進(jìn)氣流量為（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），試計(jì)算反應(yīng)器出口的氣體組成。某班從分析知，轉(zhuǎn)化率下降到 70%，檢查發(fā)現(xiàn)釜底料液出口法蘭處漏料，經(jīng)搶修后，溫度流量均保持正常操作條件。?Q0?Cpt(T?T0)?(?Hr)(?RA)Vr??1050?(309?298)?(?209?103)?(1?)??191kJ/min3． 22 在反應(yīng)體積為 1 m的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙烷的甲醇溶液與水反應(yīng)生產(chǎn)丙二醇 1， 2：該反應(yīng)對(duì)環(huán)氧丙烷為一級(jí)，反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于 ，原料液中環(huán)氧丙烷的濃度為 ,環(huán)氧丙烷的最終轉(zhuǎn)化率為 90%。利用 題中的數(shù)據(jù)，可求出 RA～ XA之關(guān)系，列表如下： XA3=。解：（ 1）在操作條件均不變時(shí)，用習(xí)題 中已算出的 Vr=4512l,Q0=, 則 可 求 出 空 時(shí) 為τ=4512/=78min。解：因 MB=MD=140, 所以MA=MC=70FA0?CA0Q?W360?????1000???74kmol/hMC70FC0?CA0??1000?CA0XA??22(k1CA?k2CB)?k3CACC （ 1） CB2k1CA?k2CB （ 2） C?C??k3CACC （ 3） ??由（ 2），（ 3）式分別得：2k1?CACB?1?k2? （ 4） CCC?1?k3?CA （ 5）將（ 4），（ 5）式及上述數(shù)據(jù)代入（ 1）式，可整理為 τ的代數(shù)方程式，解之得 τ=105s=??Q??360?38300l?（ 1） （ 1） 反應(yīng)體積 r（ 2） （ 2） 將 τ 代入（ 4）式得CB?，所以 B 的 收 率 為 ：2C2????% 對(duì) A 作物料衡算：CA0?CA?2CB?CD 所 以 有 ：CD?CA0?CA?2CB?CA0XA?2CB???2??ol/???% 所以 D的收率為： 3． 17 在CSTR 中進(jìn)行下述反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)工程第五版答案 53_化學(xué)反應(yīng)工程答案k1C6H6?Cl2???C6H5Cl?HCl(B)(M)(C)(C)(M)(D)(H) （ 1 ）k2C6H5Cl?Cl2???C6H4Cl2?HCl(H) （ 2 ）k3C6H4Cl2?Cl2???C6H3Cl3?HCl(C)(T)(H) (D) （ 3）如果k1/k2=8, k2/k3=30,CB6=,氯對(duì)苯的加料比 =，k1τ=1 l/mol,( τ為空時(shí) )，試計(jì)算反應(yīng)器出口 B,M,D,T,C的濃度 。rA為組分 A的轉(zhuǎn)化速率， rD為 D的生成速率。現(xiàn)擬將它們用來生產(chǎn)醋酸丁酯， 3 初步?jīng)Q定采用等溫連續(xù)操作，原料中醋酸的 ，丁酯則大量過剩，該反應(yīng)對(duì)醋酸為 2 級(jí)，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于 ，要求醋酸的最終轉(zhuǎn)化率不小于50%，這兩臺(tái)反應(yīng)釜可視為全混反應(yīng)器，你認(rèn)為采用怎樣的串聯(lián)方式醋酸丁酯的產(chǎn)量最大？為什么？試計(jì)算你所選用的方案得到的醋酸丁酯產(chǎn)量。氨水和甲醛水溶液的濃度分別為式中 ,各自以 器，反應(yīng)溫度可取為 36℃ ，假設(shè)該系統(tǒng)密度恒定，試求氨的轉(zhuǎn)化率 XA及反應(yīng)器出口物料中氨和甲醛的濃度 CA及 CB。CA0 為所加入的 A 的濃度，且 CA0=7kmol/m3； V 為反應(yīng)結(jié)束時(shí)物系的體積，V=。反應(yīng)用的原料為 A及 B的混合液，其中 A的濃度等于 2kmol/m3?？梢娭灰玫剑?A）式的解，則可容易化簡得到（ B） ,(C)及 (D)式 的解。解： (1)因?yàn)?B 過量，所以： 恒容時(shí)： rA?k1CA,rD?k2CC,rC?rA?rD?k1CA?k2CC?dCA ?k1CAdt （ A ） dC ?C?k1CA?k2CCdt (B)（ B）式除以（ A）式得： dCkC??1? dCAk1CA 解 此 微 分 方 程 得 ：k?? kCA0??CA?1CA?CC??? ??k2?CA0?CA0??1?amp。原料處理量為：Q0?FA0/CA0?(?)?：Vr?Q0(t?t0)??(18?20?10)?4512l 實(shí) 際 反 應(yīng) 體 積 ：4512/? 在間歇反應(yīng)器中，在絕熱條件下進(jìn)行液相反應(yīng)： A?B?R1100014rA??10exp(?)CACBkmol/應(yīng)速率方程為：式中組分 A及 B的濃度 CA及 CB以 kmol/m3為單位，溫度 T 的單位為 K。反應(yīng)開始時(shí)兩反應(yīng)物的摩爾比為 1，為了確定反應(yīng)進(jìn)行的程度，在不同的反應(yīng)時(shí)間下取出 10ml反應(yīng)液用 NaOH溶液滴 定，以確定未反應(yīng)鹽酸濃度。 3 釜式反應(yīng)器 在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行乙酸乙酯皂化反應(yīng)：CH3COOC2H5?NaOH?CH3COONa?C2H5OH 該反應(yīng)對(duì)乙酸乙酯及氫氧化鈉均為一級(jí)。解：先用積分法求其動(dòng)力學(xué)方程。解：根據(jù)速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除表面反應(yīng)外，其它兩步達(dá)到平衡，描述如下：C6H5CH(CH3 ）2?C6H6?C3H6A???A?A??B??RKA?pA?VB??B????rA?k?A?kpR?B?A?rA?k?A?kpR?Bp?KB??B?KBpB?V??A?KApA?V?B以表面反應(yīng)速率方程來代表整個(gè)反應(yīng)的速率方程：由于 ?A??B??V?1 將 ?A,?B 代 入 上 式 得 ：KApA?V?KBpB?V??V?1整理得： 1?KApA?KBpB將 ?A,?B,?V代入速率方程中 ??kKpkpKpk(p?pp)/KrA???1?KApA?KBpB1?KApA?KBpB1?KApA?KBpB 其中 ???k?kKAKP?kKA/上進(jìn)行乙烯氧化反應(yīng)： ?V?12C2H4?O2?2C2H4O 化作2(A)?(B2)?2(R) 其反應(yīng)步驟可表示如下：（ 1） A???A? （ 2）B2?2??2B? （ 3） A??B??R???（ 4） R??R??若是第三步是速率控制步驟， 試推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程。在 523K下等溫反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)器出口三甲基苯的轉(zhuǎn)化率為 80%時(shí)，其混合氣體的氫含量為 20%，試求：（ 1） （ 1） 此時(shí)反應(yīng)器出口的氣體組成。根據(jù)下面兩圖回答：（ 1） （ 1） 是可逆反應(yīng)還是不可逆反應(yīng)？ （ 2） （ 2） 是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？（ 3） （ 3） 在等溫線上，A,D,O,E,M 點(diǎn)中哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn)速率最?。? （ 4） （ 4） 在等轉(zhuǎn)化率線上， H,C,R,O,F 及 B 點(diǎn)中，哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn)速率最小？（ 5） （ 5） 在 C,R兩點(diǎn)中，誰的速率大？（ 6） （ 6） 根據(jù)圖中所給的十點(diǎn)中，判斷哪一點(diǎn)速率最大？解： 圖 圖 （ 1）可逆反應(yīng) 可逆反應(yīng) （ 2）放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) (3)M 點(diǎn)速率最大， A點(diǎn)速率最小 M點(diǎn)速率最大， A 點(diǎn)速率最小 (4)O 點(diǎn)速率 最大， B 點(diǎn)速率最小 H點(diǎn)速率最大， B點(diǎn)速率最小 (5)R點(diǎn)速率大于 C點(diǎn)速率 C點(diǎn)速率大于 R點(diǎn)速率 (6)M點(diǎn)速率最大 根據(jù)等速線的走向來判斷 H,M 點(diǎn)的速率大小。解：由題中條件知是個(gè)等容反應(yīng)過程，且 A和 B的初始濃度均相等，即為 ，故可把反應(yīng)速率式簡化，得 由（ ）式可知 ?d??dCAdXA?CA0(1?XA)???rA????CA0dtdtdt ???(1?XA)?ABmol/l?min 代入速率方程式 CA0 化簡整理得dXA22?(1?XA)dt 積分得dXA?(1?XA)?解得 XA=%。 dXAdXA?CA0RR0??? 故 CO 的轉(zhuǎn)化速率為CA0? FeMg催化劑上水煤氣變換反應(yīng)的正反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為：式中 yCO和 yCO2 為一氧化碳及二氧化碳的瞬間摩爾分率， 700K時(shí)反應(yīng)速率常數(shù) kW 等于。試計(jì)算（ 1） （ 1） 反應(yīng)的選擇性；（ 2） （ 2） 反應(yīng)器出口氣體的組成。 對(duì) 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 N2 作 衡 算 得 ：1000+= (A) 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)就所有物料作衡算得： 100=B+ (B) 聯(lián)立（ A）、（ B）兩個(gè)方程，解之得 A=摩爾流量為 FCO=+(281000) 將求得的 A、 B值代入得 FCO= kmol/h 故 CO 的全程轉(zhuǎn)化率為由已知循環(huán)氣與新鮮氣之摩爾比，可得反應(yīng)器出口處的 CO 摩爾流量為 F’ CO,0=100+100= kmol/h 所以 CO 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 為FCO,0?FCOXCO???%CO,0X’CO 產(chǎn)物粗甲醇所溶解的CO2 、 CO 、 H2 、 CH4 和 N2 總量 D 為FCO,0?FCO???%FCO,?粗甲醇中甲醇的量為(BD)X 甲 /Mm=() 所以，甲醇的全程收率為 Y 總 =單程收率為 Y 單=(????)B?mol/h10002 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 在一體積為 4L的恒容反應(yīng)器中進(jìn)行 A的水解反應(yīng)，反應(yīng)前 A的含量為 %（重量），混合物的密度為 1g/mL，反應(yīng)物 A的分子量為 88。解：利用（ ）式及（ ）式可求得問題的解。 450 ℃ 時(shí)2k2?2277m3(MPa)，且 k1/k2?KP， 490℃ 時(shí)， Kp 可按下式計(jì)算：logKp?06 注： m3 為標(biāo)準(zhǔn)立方米。解：（ 1）求出轉(zhuǎn)化率為 80%時(shí)各 組分的分壓：4pSO2?PySO2??(MPa)pO2?PyO2?0.1013?(MPa)pSO3?PySO3???10?3(MPa)pN2?PyN2??82/??10?2(MPa)（ 2 ）求與上述組成對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù) KP 值：KP??3???3??3??10??10???(3)求平衡溫度 TelogKp?(4)利用（ ）式求逆反應(yīng)活化能 E值 Te??(5)利用（ ）式求最佳溫度 TOP????44E?E???10???105J/molr2TOP?一恒容反應(yīng)器中進(jìn)行下列液相反應(yīng)： 3r?RA23r?DAe???ln1?ln4(?)?10E?EE 式中 rR,rD分別表示產(chǎn)物 R 及 D 的生成速率。 RD?rA??10?6mol/?A???t/?A??1 由于反應(yīng)物是純 A，故有： yA0=1。故上述假定與題意符合。將速率式直線化： lnrCH4?lnk?alnpCOCH4 式中系數(shù)計(jì)算式：或y?b?ax，由殘差平方和最小而導(dǎo)出最小二乘法的y?lnr,b?lnk,x??lnpCOxy?mxya????x???m?x221b??y?a?x????m將累加值代入a,b(?)?(?)?5????12(?)?5??1???(?)????5k??10?2RCH4?rCH4?44?10?2pCOkmol/(1?KBpB)，乙烯深度氧化的動(dòng)力學(xué)方程可表示為： r?式中 pA,pB 試求該溫度下的反應(yīng)速率常數(shù) k 和吸附平衡常數(shù) KB。該反應(yīng)對(duì)氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級(jí)，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于 ，要求轉(zhuǎn)化率達(dá)到 95%。由于在同樣條件下，間歇反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)器的大小無關(guān)，所以該生產(chǎn)規(guī)模反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間也是 48min。 （ 2） （ 2） 如果要求全部反應(yīng)物都轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物 R，是否可能？為什么？ 解：(1)???(?4000)?C(??H)T?T0?(XA?XA0)?323?XA?323??CA0??CA0?00(?RA)kCACB?CA0?dX??1014exp(?)CA0(1?XA)323?A（由數(shù)值積分得出） (2)若 A全部轉(zhuǎn)化為 R,即 XA=,則由上面的積分式知， t→∝ ,這顯然是不可能的。 k3k1A???A????A3反應(yīng)時(shí)間無限延長時(shí)， 12（ 3） （ 3） 將上述反應(yīng)改為k3k1A1????A2???A3反應(yīng)物系的組成。 （ 2） （ 2） 如果是全混流反應(yīng)器；（ 3） （ 3） 試比較上二問的計(jì)算結(jié)果；（ 4） （ 4） 若過氧化氫異丙苯濃度增加一倍，其他條件不變，結(jié)果 怎 樣 ？ 解 ： （ 1 ）2?rkCC1S???22?BRAk1CACB?2k2CACB1?2kCC6H5C(CH3)2COH?CH3COCH3?C6H5OHt?CA0??XAfXAfdXAdXA11?CA0??ln0(?RA)kA0CA0(1?XA)k1?XA11ln????Q0(t?t0)?Q0(?15)?300lQ0?300/?C?CA0XA???酚（ 2 ） 全 混 流 反 應(yīng) 器QC???(1?XAf)Vr?Q0?Q0CA0XAfkCA0(1?XAf)Vrk(1?XAf)300?(1?)?min?（ 3）說明全混釜的產(chǎn)量小于間歇釜的產(chǎn)量，這是由于全混釜中反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)速度慢的原因。為了求分組 A的轉(zhuǎn)化率及 R的收率，需要求出 A及 R 的濃度隨時(shí) 間的變化關(guān)系，現(xiàn)列出如下的微分方程組：???2(1?)d(VCA)2?(?)V?Q0CA0dt對(duì) A: （ 1）對(duì) R:d(VCR)??0dt （ 2） V?V0?Q0t （ 3）在反應(yīng)時(shí)間（ t=,為方便起見取 t ≈）內(nèi)將 m3 的