【正文】 （ 2）若采用 PFR，應采用如圖所示的加料方式，即 A組分沿軸向側線分段進料，而 B則在入口處進料。若反應器入口處反應氣體的線速度為 20m/s，當出口處 CHClF2的轉化率為 %時，出口的氣體線速度時多少？反應器的長度是多少？整個系統(tǒng)的壓力均為 105Pa， 700℃ 時的反應速率常數等于。在 815℃ 時，速率常數 k?，平衡常數 K??104Pa，假定其它副反應可忽略，試求：（ 1） （ 1） 此條件下的平衡轉化率；（ 2） （ 2） 乙烷的轉化率為平衡轉化率的 50%時，所需的反應管長。進氣組成為 10%NO,1%NO2,9%O2,80%N2,若進氣流量為（標準狀況下），試計算反應器出口的氣體組成。某班從分析知，轉化率下降到 70%，檢查發(fā)現(xiàn)釜底料液出口法蘭處漏料，經搶修后，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 在反應體積為 1 m的釜式反應器中，環(huán)氧丙烷的甲醇溶液與水反應生產丙二醇 1， 2：該反應對環(huán)氧丙烷為一級，反應溫度下反應速率常數等于 ，原料液中環(huán)氧丙烷的濃度為 ,環(huán)氧丙烷的最終轉化率為 90%。利用 題中的數據，可求出 RA～ XA之關系，列表如下： XA3=。解：（ 1）在操作條件均不變時，用習題 中已算出的 Vr=4512l,Q0=, 則 可 求 出 空 時 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）式及上述數據代入（ 1）式，可整理為 τ的代數方程式，解之得 τ=105s=??Q??360?38300l?（ 1） （ 1） 反應體積 r（ 2） （ 2） 將 τ 代入（ 4）式得CB?，所以 B 的 收 率 為 ：2C2????% 對 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 中進行下述反應：化學反應工程第五版答案 53_化學反應工程答案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=,氯對苯的加料比 =，k1τ=1 l/mol,( τ為空時 )，試計算反應器出口 B,M,D,T,C的濃度 。rA為組分 A的轉化速率， rD為 D的生成速率?，F(xiàn)擬將它們用來生產醋酸丁酯， 3 初步決定采用等溫連續(xù)操作，原料中醋酸的 ，丁酯則大量過剩，該反應對醋酸為 2 級，在反應溫度下反應速率常數等于 ，要求醋酸的最終轉化率不小于50%，這兩臺反應釜可視為全混反應器，你認為采用怎樣的串聯(lián)方式醋酸丁酯的產量最大？為什么？試計算你所選用的方案得到的醋酸丁酯產量。氨水和甲醛水溶液的濃度分別為式中 ,各自以 器，反應溫度可取為 36℃ ，假設該系統(tǒng)密度恒定，試求氨的轉化率 XA及反應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 為反應結束時物系的體積，V=。反應用的原料為 A及 B的混合液，其中 A的濃度等于 2kmol/m3。可見只要得到（ A）式的解，則可容易化簡得到（ B） ,(C)及 (D)式 的解。解： (1)因為 B 過量，所以： 恒容時： 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 際 反 應 體 積 ：4512/? 在間歇反應器中，在絕熱條件下進行液相反應： A?B?R1100014rA??10exp(?)CACBkmol/應速率方程為：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。反應開始時兩反應物的摩爾比為 1，為了確定反應進行的程度，在不同的反應時間下取出 10ml反應液用 NaOH溶液滴 定，以確定未反應鹽酸濃度。 3 釜式反應器 在等溫間歇反應器中進行乙酸乙酯皂化反應：CH3COOC2H5?NaOH?CH3COONa?C2H5OH 該反應對乙酸乙酯及氫氧化鈉均為一級。解：先用積分法求其動力學方程。解：根據速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除表面反應外，其它兩步達到平衡，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以表面反應速率方程來代表整個反應的速率方程：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/上進行乙烯氧化反應： ?V?12C2H4?O2?2C2H4O 化作2(A)?(B2)?2(R) 其反應步驟可表示如下：（ 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， 試推導其動力學方程。在 523K下等溫反應，當反應器出口三甲基苯的轉化率為 80%時，其混合氣體的氫含量為 20%，試求：（ 1） （ 1） 此時反應器出口的氣體組成。根據下面兩圖回答：（ 1） （ 1） 是可逆反應還是不可逆反應？ （ 2） （ 2） 是放熱反應還是吸熱反應？（ 3） （ 3） 在等溫線上，A,D,O,E,M 點中哪一點速率最大，哪一點速率最??？ （ 4） （ 4） 在等轉化率線上， H,C,R,O,F 及 B 點中，哪一點速率最大，哪一點速率最小？（ 5） （ 5） 在 C,R兩點中，誰的速率大？（ 6） （ 6） 根據圖中所給的十點中，判斷哪一點速率最大？解： 圖 圖 （ 1）可逆反應 可逆反應 （ 2）放熱反應 吸熱反應 (3)M 點速率最大， A點速率最小 M點速率最大， A 點速率最小 (4)O 點速率 最大， B 點速率最小 H點速率最大， B點速率最小 (5)R點速率大于 C點速率 C點速率大于 R點速率 (6)M點速率最大 根據等速線的走向來判斷 H,M 點的速率大小。解：由題中條件知是個等容反應過程，且 A和 B的初始濃度均相等，即為 ，故可把反應速率式簡化，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 的轉化速率為CA0? FeMg催化劑上水煤氣變換反應的正反應動力學方程為：式中 yCO和 yCO2 為一氧化碳及二氧化碳的瞬間摩爾分率， 700K時反應速率常數 kW 等于。試計算（ 1） （ 1） 反應的選擇性；（ 2） （ 2） 反應器出口氣體的組成。 對 整 個 系 統(tǒng) 的 N2 作 衡 算 得 ：1000+= (A) 對整個系統(tǒng)就所有物料作衡算得： 100=B+ (B) 聯(lián)立（ A）、（ B）兩個方程，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 的全程轉化率為由已知循環(huán)氣與新鮮氣之摩爾比，可得反應器出口處的 CO 摩爾流量為 F’ CO,0=100+100= kmol/h 所以 CO 的 單 程 轉 化 率 為FCO,0?FCOXCO???%CO,0X’CO 產物粗甲醇所溶解的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 反應動力學基礎 在一體積為 4L的恒容反應器中進行 A的水解反應，反應前 A的含量為 %（重量），混合物的密度為 1g/mL，反應物 A的分子量為 88。解：利用（ ）式及（ ）式可求得問題的解。 450 ℃ 時2k2?2277m3(MPa)，且 k1/k2?KP， 490℃ 時， Kp 可按下式計算：logKp?06 注： m3 為標準立方米。解：（ 1）求出轉化率為 80%時各 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 ）求與上述組成對應的平衡常數 KP 值：KP??3???3??3??10??10???(3)求平衡溫度 TelogKp?(4)利用（ ）式求逆反應活化能 E值 Te??(5)利用（ ）式求最佳溫度 TOP????44E?E???10???105J/molr2TOP?一恒容反應器中進行下列液相反應： 3r?RA23r?DAe???ln1?ln4(?)?10E?EE 式中 rR,rD分別表示產物 R 及 D 的生成速率。 RD?rA??10?6mol/?A???t/?A??1 由于反應物是純 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 式中系數計算式：或y?b?ax，由殘差平方和最小而導出最小二乘法的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)，乙烯深度氧化的動力學方程可表示為： r?式中 pA,pB 試求該溫度下的反應速率常數 k 和吸附平衡常數 KB。該反應對氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級，在反應溫度下反應速率常數等于 ，要求轉化率達到 95%。由于在同樣條件下，間歇反應器的反應時間與反應器的大小無關，所以該生產規(guī)模反應器的反應時間也是 48min。 （ 2） （ 2） 如果要求全部反應物都轉化為產物 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（由數值積分得出） (2)若 A全部轉化為 R,即 XA=,則由上面的積分式知， t→∝ ,這顯然是不可能的。 k3k1A???A????A3反應時間無限延長時， 12（ 3） （ 3） 將上述反應改為k3k1A1????A2???A3反應物系的組成。 （ 2） （ 2） 如果是全混流反應器；（ 3） （ 3） 試比較上二問的計算結果；（ 4） （ 4） 若過氧化氫異丙苯濃度增加一倍，其他條件不變，結果 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 器QC???(1?XAf)Vr?Q0?Q0CA0XAfkCA0(1?XAf)Vrk(1?XAf)300?(1?)?min?（ 3）說明全混釜的產量小于間歇釜的產量，這是由于全混釜中反應物濃度低，反應速度慢的原因。為了求分組 A的轉化率及 R的收率，需要求出 A及 R 的濃度隨時 間的變化關系，現(xiàn)列出如下的微分方程組：???2(1?)d(VCA)2?(?)V?Q0CA0dt對 A: （ 1）對 R:d(VCR)??0dt （ 2） V?V0?Q0t （ 3）在反應時間（ t=,為方便起見取 t ≈）內將 m3 的