【正文】 逆反應(yīng)：所以Q0=丙二醇的濃度=丙二醇的產(chǎn)量=(2) 采用定態(tài)下連續(xù)操作所以Q0=丙二醇的產(chǎn)量=（3）因連續(xù)釜在低的反應(yīng)物濃度下操作，反映速率慢，故產(chǎn)量低。反應(yīng)速率方程如下：式中pA為乙烷分壓。:流量為2kmol/h的純CHClF2氣體先在預(yù)熱器預(yù)熱至700℃，然后在一活塞流反應(yīng)器中700℃等溫下反應(yīng)。（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。，改用活塞流反應(yīng)器，試計(jì)算：（1）所需的反應(yīng)體積；（2）若用兩個(gè)活塞流反應(yīng)器串聯(lián)，總反應(yīng)體積是多少？解：（1）用PFR時(shí)所需的反應(yīng)體積：（2）若用兩個(gè)PFR串聯(lián)，其總反應(yīng)體積與（1）相同。其組分A的總轉(zhuǎn)化速率為：又為變?nèi)葸^程：其中，所以有所需反應(yīng)體積為：產(chǎn)物Q的收率：選入口T0為基準(zhǔn)溫度，需求出反應(yīng)熱，以轉(zhuǎn)化1mol甲苯為計(jì)算基準(zhǔn)，則有：從基準(zhǔn)溫度T0到出口溫度反應(yīng)物料的平均熱容為： (D)式中各組分熱容為各組分從基準(zhǔn)溫度至出口溫度的平均熱容。也就是說配比原則是：允許的條件下，盡量使A過量。 用一個(gè)反應(yīng)體積為2 m3的活塞流反應(yīng)器替代；（5） （5）要求丁二烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)12%，試計(jì)算（1） （1）（2）對(duì)水，乙二醇，二甘醇（E）為連串反應(yīng)，存在最大收率（對(duì)乙二醇而言），此反應(yīng)為液相反應(yīng)可視為恒容過程，根據(jù)速率方程有： (A)因，故上式又可寫成： (B)初始條件XB=0,YQ=0,解此一階線性常微分方程有： (C)令有：本題給原料中水與環(huán)氧乙烷的摩爾比為20，其轉(zhuǎn)化率是不可能達(dá)到這最佳轉(zhuǎn)化率的。 若改變反應(yīng)溫度，產(chǎn)物分布曲線是否改變？若提高反應(yīng)溫度，C2H4的收率是增加還是減少？乙炔的收率是增加還是減少？解：由化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系式可知，本反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的變?nèi)葸^程，計(jì)算是較復(fù)雜的。反應(yīng)器用溫度為1300K的恒溫?zé)嵩垂?，熱源與反應(yīng)氣體間的傳熱系數(shù)等于110W/m2K，要求丙酮的轉(zhuǎn)化率達(dá)20%。，正逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù) 和 與溫度的關(guān)系如下：要求最終轉(zhuǎn)化率為90%，試問在什么溫度下操作所需的反應(yīng)體積最?。拷猓河桑ǎ┦剑嚎芍?，當(dāng)時(shí)，即，所以，故可判定此反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)。（2） （2），得到離開反應(yīng)器的示蹤劑與時(shí)間的關(guān)系如下：t,s01525354555657590100C(t),g/cm30（1） （1）所以軸向有效擴(kuò)散系數(shù)：當(dāng)反應(yīng)器長度改為40m，其空時(shí)應(yīng)為所以，而反應(yīng)器長度改變，軸向有效擴(kuò)散系數(shù)Da值不變，所以：，由與值查得：1XA=。，等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→P，其反應(yīng)速率常數(shù)為2min1。而全混流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布為：代入（）式中得：所以出口轉(zhuǎn)化率由此可見，對(duì)于零級(jí)反應(yīng)，其他條件相同，僅混合態(tài)不同，則出口轉(zhuǎn)化率是不同的。采用多釜串聯(lián)模型，由（）式得：所以有：采用擴(kuò)散模型，前已得到Pe=,所以：代入（）式得：所以有：（9）用離析流模型，因一級(jí)不可逆反應(yīng)，故間歇反應(yīng)器的，所以：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為XA=，計(jì)算結(jié)果同前題用多釜串聯(lián)模型與擴(kuò)散模型結(jié)果相近。 平均停留時(shí)間。，采用脈沖示蹤法，測得反應(yīng)器出口物料中示蹤劑濃度如下：t,min012345678910C(t),g/l0035663210試計(jì)算：（1） （1） 因是一個(gè)非理想流動(dòng)反應(yīng)器，故可得：（a）F(∞)=1 (b)F(0)=0 (c)E(∞)=0 (d)E(0)1 (e)=1 (f) =1而上述計(jì)算是基于等壓情況處理的，較準(zhǔn)確的計(jì)算應(yīng)考慮壓降的影響，應(yīng)再加一個(gè)動(dòng)量衡算式，然后再聯(lián)立求解。若提高反應(yīng)溫度，有利于活化能大的反應(yīng)，所以C2H4的收率增加，而乙炔收率減少。（4） （4） 如果采用循環(huán)反應(yīng)器，請確定最佳循環(huán)比及反應(yīng)體積。 選擇何種型式的反應(yīng)器好？（2） （2）:該反應(yīng)為氣相反應(yīng)，反應(yīng)速率方程為：進(jìn)料為丁二烯與乙烯的等摩爾混合物，溫度為440℃。 兩個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)操作，且保持兩個(gè)反應(yīng)器的原料處理量相同， m3/min；（3） （3）（4） （4）解：（1）絕熱管式反應(yīng)器反應(yīng)物料溫度T與轉(zhuǎn)化率XA的微分方程： (A)式中為基準(zhǔn)溫度下的熱效應(yīng)；Cpt為反應(yīng)物料在基準(zhǔn)溫度下與反應(yīng)溫度T之間的熱容；wA0為組分A的初始質(zhì)量分率；MA為組分A的分子量。（104Pa）下進(jìn)行氣相反應(yīng):式中PA為A的分壓Pa，原料氣含量A10%（mol），其余為惰性氣體。（1） （1）但間歇式反應(yīng)器若不計(jì)輔助時(shí)間，其產(chǎn)量與PFR的產(chǎn)量相同（當(dāng)然要在相同條件下比較）。℃，105Pa壓力下在活塞流反應(yīng)器進(jìn)行氣固相催化反應(yīng):催化劑的堆密度為700kg/m3,在277℃時(shí)，B的轉(zhuǎn)化速率為：式中的分壓以Pa表示，假定氣固兩相間的傳質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。已知：所以，反應(yīng)速率為：再將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（A）式： （B）用數(shù)值積分試差求得：因此，另：本題由于惰性氣體N2占80%，故此反應(yīng)過程可近似按恒容過程處理，也不會(huì)有太大的誤差。3．21解：（1） （1） 所需的反應(yīng)體積；（1） （2）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：對(duì)A: （1）對(duì)R: （2） （3）在反應(yīng)時(shí)間（t=,為方便起見取t ≈） m3的A均速加入反應(yīng)器內(nèi)，故采用間歇釜操作時(shí)，原料為A與B的混合物，A的濃度為2kmol/ ，且，故可算出原料A的濃度為：由于：代入（1），（2）式則得如下一階非線性微分方程組： （4） （5）初始條件：t=0,CA=0,CR=0可用龍格庫塔法進(jìn)行數(shù)值求解。：(1) （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。：（1）由題意可將反應(yīng)速率表示為：對(duì)于恒容過程，則有當(dāng)XA0=（2）對(duì)于恒壓過程，是個(gè)變?nèi)莘磻?yīng)過程，由（）式可求得總摩爾數(shù)的變化反應(yīng)物A的原始分率：由（）式可求得轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)的濃度：：方法（1），先求出總摩爾變化數(shù)。：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，故可把反應(yīng)速率式簡化，得由（）式可知代入速率方程式化簡整理得積分得解得XA=%。（摩爾比），試計(jì)算：（1） （1）試計(jì)算（1） （1）VR/Q0minXA%：（1）恒容過程，其反應(yīng)式可表示為：反應(yīng)速率式表示為：設(shè)為理想氣體，反應(yīng)物A的初始濃度為：亞硝酸乙脂的分解速率為：乙醇的生成速率為：（2）恒壓過程，由于反應(yīng)前后摩爾數(shù)有變化，是個(gè)變?nèi)葸^程，由（）式可求得總摩爾數(shù)的變化。丙酸的產(chǎn)量為：500kg/h=。（1） （5）因?yàn)樽罱K轉(zhuǎn)化率相同。進(jìn)氣組成為10%NO,1%NO2,9%O2,80%N2,（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），試計(jì)算反應(yīng)器出口的氣體組成。試問：（1） （1）解：對(duì)一級(jí)連串反應(yīng)可得如下關(guān)系是： (A)若求最高收率，即令：，可得到：將(XA)m代入（A）式得最高收率：P的總選擇性：達(dá)到最大收率時(shí)的反應(yīng)體積為：反應(yīng)物A從反應(yīng)器的一端連續(xù)地加入，而B則從不同位置處分別連續(xù)加入，使得器內(nèi)處處B的濃度均等于1kmol/m3,反應(yīng)器進(jìn)出口處A的濃度分別為19和1kmol/m3。原料氣溫度為873K，氫及甲苯的摩爾比為5。（3） （3）但時(shí)，其總轉(zhuǎn)化率是下降的。，副產(chǎn)二甘醇：這兩個(gè)反應(yīng)對(duì)各自的反應(yīng)物均為一級(jí)，速率常數(shù)比k2/k1為2，原料中水與環(huán)氧乙烷的摩爾比為20，且不含產(chǎn)物。 為使所需反應(yīng)體積最小，采用何種型式反應(yīng)器好？并算出你所選用的反應(yīng)體積。 若考慮第三步反應(yīng)，C2H4的最大收率是否改變？（3） （3） 用圖表示各組分隨空時(shí)的變化關(guān)系，由動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出因題中未給出原料的其他組分，現(xiàn)假定原料中不含產(chǎn)物，則最終產(chǎn)物C或H2的濃度據(jù)物料衡算導(dǎo)出，如C(這里假定碳的擬濃度，用CC表示) 或：因此，各組分Ci/CA0～τ的關(guān)系可據(jù)上式做出，其示意圖如下：現(xiàn)選入口溫度T0為基準(zhǔn)溫度，需求出：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得然后將所需數(shù)據(jù)代入基本設(shè)計(jì)方程得微分方程組：式中，此方程組用數(shù)值法求解。由（）式可得平均停留時(shí)間：即為上圖中陰影面積。%。并將上述計(jì)算結(jié)果加以比較。為此需確定該反應(yīng)器的停留時(shí)間分布特征與。 停留時(shí)間小于1min的物料所占的分率；（5） （5）本題可用差分法。（2）若在該反應(yīng)器內(nèi)的物料為微觀流體，且進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k=,預(yù)計(jì)反應(yīng)器出口處的轉(zhuǎn)化率。（3） （3）5 停留時(shí)間分布與反應(yīng)器(θ)及E(θ)分別為閉式流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)及停留時(shí)間分布密度函數(shù)，θ為對(duì)比時(shí)間。所需最小總體積：(2)如采用循環(huán)反應(yīng)器，如圖示：如Ψ=25時(shí)，可視為CSTR,當(dāng)空時(shí)與（2）中的空時(shí)相等時(shí)，使總轉(zhuǎn)化率下降，且使乙醇收率降低。（4）反應(yīng)時(shí)間即停留時(shí)間有限制，因?yàn)槟康漠a(chǎn)物M為中間產(chǎn)物，存在最佳收率，為達(dá)到最大收率，須控制最佳反應(yīng)時(shí)間。（1） （1）現(xiàn)擬生產(chǎn)順丁烯二酸酐1000kg/h,要求其最終收率為42%。B在管的下部，氣相為B所飽和，反應(yīng)在氣相中進(jìn)行?！娴葴叵逻M(jìn)行氣相均相不可逆吸熱反應(yīng)。若流量提高一倍，其余條件不變，則反應(yīng)器長度是多少？解：反應(yīng)歷程如下圖所示：反應(yīng)器 預(yù)熱器 溫度 T0