反应工程作业
化学反应工程纸质作业答案
第一章（摩尔衡算）作业答案：P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应：AB等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/h, 假设反应速率-r A 为： （a ） -r A =k ， k=0.05mol/h.L 时 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）时，对CSTR 和PFR 反应器需要的反应器体积。
进料的体积流量为10L/h 。
[注意：F A =C A v 。
当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。
故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。
] 解：（a ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00.0110/0.5/0.990.99990.05/.--⨯====⨯=Ao A Ao A Ao C v C v C v C v vC L h mol LV L k k k mol h L对PFR ，组分Ａ的摩尔平衡方程为：A A dFr dV=摩尔流率与体积流率之间的关系：A A F C v = 由于体积流率v 恒定，故有：A A A dF dC v dCv dV dV dV== 对零级不可逆反应，反应速率可写为：A r k -= 将r A 代入方程得到：AA dC vr k dV==- 整理得：A vdC dV k-=反应器入口的条件：当V=0 时 C A =C A0对上式子积分：0AA C VA C v dC dV k -=⎰⎰给出方程：0()A A vV C C k=- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得：10/(10.01)0.5/990.05/=-⨯=⋅L hV mol L L mol h L（b ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 0100.0110/999927500.010.00013600---====⨯=⨯⨯⨯Ao A Ao A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C k h根据（a ）中PFR 的求解方法，得出一级不可逆反应的V 的表达式：0ln A Av C V k C = 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：110/1ln 127.90.000136000.01-==⨯L h V L h （c ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00022000.0110/9900990066000(0.01)3/0.5/--====⨯=⨯⋅⨯AA A A A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C kC L mol h mol L 根据（a ）中PFR 的求解方法，得出二级不可逆反应的V 的表达式：011()A A v V k C C =- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：10/11()6603/0.50.010.5=-=⋅⨯L h V L L mol h第二章（转化率和反应器尺寸）作业答案：在体积为2.5 m 3的理想BR 中进行液相反应：A B P +→，反应温度维持在75℃，实验测定反应速率方程为：A A B r k C C -=，32.7810/.-=⨯k l mol s ，004/==A B C C mol l ，0684/min =A F mol求：（1）反应器中A 的转化率达80%时所需的时间。
化学反应工程网上作业四套答案全
作业名称：2015年春季网上作业2 出卷人：SA作业总分：100 通过分数：60起止时间：学员成绩：95标准题总分：100 标准题得分：95详细信息：题号:1 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:B学员答案:D本题得分:0题号:2 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的（）反应器体积最小。
A、间歇釜B、平推流C、全混流D、循环反应器（β=1）标准答案:B学员答案:B本题得分:5学员答案:D本题得分:5题号:6 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:若一气固相催化反应过程，本征级数为n级。
当内扩散影响严重时，则其表观反应级数表现为（）。
A、n/2级B、 n级C、 (n+1)/2级D、(n+1)级标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:7 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:下列不存在返混的反应器是（ )。
A、间歇釜B、流化床C、全混釜D、循环反应器标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:8 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:9 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:10 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:在固定床反应器中进行气固催化反应，若床层出口端的内扩散效率因子比进口端小，则反应的级数可能（）。
A、等于1级B、小于1级C、大于1级D、不能判断标准答案:B学员答案:B本题得分:5题号:11 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:图形:A、B、C、D、标准答案:D学员答案:D本题得分:5题号:12 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:对串联反应A→P→S而言，必然存在最优反应时间使反应的（）最大。
反应工程作业及答案汇总
反应工程作业第一次1、试分别对零级、一级、二级等温不可逆反应计算，转化率达到99.9%所需时间与转化率达到50%所需时间的比。
解：对于零级反应，AA dc r k dt=-= 积分得到：0A A kt c c =- 转化率为：00A AA A c c x c -=所以 00A A A A kt c c x c =-= 0A A x c t k=根据公式可以得到时间之比即为转化率之比，99.95099.9%1.99850%t t == 对于一级反应，同理可以得到1ln 1A kt x ⎛⎫= ⎪-⎝⎭11ln 1A t k x ⎛⎫=⎪-⎝⎭时间之比为99.9501ln 10.9999.9661ln 10.5t t ⎛⎫ ⎪-⎝⎭==⎛⎫ ⎪-⎝⎭对于二级反应， 011A A A x kt c x ⎛⎫=⎪-⎝⎭011A A A x t kc x ⎛⎫=⎪-⎝⎭时间之比为99.9500.9990.599910.99910.5t t ⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭2、对某均相反应，在初始浓度相同的情况下，为达到相同的转化率，在100℃下需10min ，在120℃需2min ，试求活化能。
解：因初始浓度相同，为达到相同的转化率，有()kt c =常数，不同的温度由于反应速率常数k 不同，所以时间也不同 根据Arrhenius 公式E RT k Ae -=37337339339320.210E ER R k e k ---===，其中R 为气体常数，为()8.314J mol K 计算得到98.07E KJ mol =3、以乙酸（A ）和正丁醇（B ）为原料在间歇反应器中生产乙酸丁酯，操作温度为100℃，每批进料1kmol 的A 和 4.96kmol 的B ，已知反应速率()()231.045A A Vr c kmol m h =，试求乙酸转化率A x 分别为0.5、0.9、0.99所需的反应时间。
化学反应工程__第四版__第一章作业
N T0
NT0
y0 H2O
NT0
y0 CO2
NT
yCO2
NT0
y0 N2
N y0 0 T CH4
NT
NT0
2NT0
y0 CH 3OH
2NT yCH3OH
yH2O yN2
yCH4
1
NT
NT0
2NT0
y0 CH 3OH
2NT yCH3OH
得
N
0 T
NT
1 1
2 yCH 3OH 2 yC0H 3OH
y CH3OH
N y 0
CH 3OH
00 T CH 3OH
H2O N2 CH4 小计
y0 H2O
y0 N2
y0 CH 4
1
N y0 0 T H2O
NT0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy0 N2
N y0 0 T CH4
N
0 T
摩尔流量
N T yCO
NT yCO2
N
0 T
y0 H2
2(
N
0 T
yC0O
NT
yCO )
3(
N
0 T
C4H9OH、N2][H、C、O、N] (2) [CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3] [Ca、Mg、C、O]
解(1)：写出原子矩阵
CO CO2 H2 CH3OH H2O CH4 CH3OCH3 C4H9OH N 2
00 2 4 2 4
6 10 0 H
[ ji]
11 1 2
由NT NT0 2NT yCH3OH 2NT yCO2
反应工程作业
1.在铂催化剂上，乙烯深度氧化的动力学方程可表示为：2(1)=+A BB B kp p r K p式中p AB 解：首先将题目所给的动力学方程线性化，即B B P +=设P B 为X Y ，那么线性方程aX+b=Y 的斜率a =B bB该直线的斜率为0.1717，截距等于0.102，即a=B=0.1717 解得 k=96.12b==0.102 K B =1.683×103为了进行比较，下面用线性最小二乘法估计a 与b 的值，根据残差平方和最小可导出二元回归系数的计算公式为：^2^2BBB B M M MM Mp y M p ya p M p -=⎛⎫- ⎪⎝⎭∑∑∑∑∑1B M Mb y a p M ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦∑∑ 式中M 为实验点数，M=11，将实验数据带入上述方程，求得[]22.87 5.055-1112.090.19622.87^21156.87515.050.19622.870.05211a b ⨯⨯==-⨯=-⨯=1. 乙烯的深度氧化动力学方程由Langmuir-Hinshelwood 型动力学方程得到，张淑华等人用平衡参数法研究了类似方程的参数回归，由于用经验公式计算各族分的逸度和平衡常数，结果收到影响。
张建红等人研究了类似方程的一元线性回归问题，本题由于该方程的多元性特征，用最小二乘法回归方程中的参数。
2. 乙烯的深度氧化在铂催化剂上进行，考虑到反应面积和反应结束后气体的流通，采用管式反应器。
由于乙烯的价格较贵，应考虑让乙烯尽量全部反应，所以采用间歇反应。
为使反应保证持续进行，故采用恒温条件。
综上，本题反应可采用恒温间歇管式反应器。
2.在甲醇的合成反应中，来自煤炭气化工段的合成气与固体原料在合成塔中合成甲醇的反应方程式为：2222222423223222223C O CO C H O CO H CO H O CO H C H CH CO H CH OHCO H CH OH H O+→+→++→++→+→+→+请采用化学计量系数矩阵法和原子矩阵法，计算独立反应数，并写出一组独立反应。
反应工程作业题答案
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222C H O H O 2H C H O 2H O +→+32222C H O H 3O 2C O 4H O +→+进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） 反应的选择性；（2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0设甲醇的转化率为X A ，甲醛的收率为Y P ，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 moln O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol所以，反应器出口气体组成为：组分 摩尔数（mol ） 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.392.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w C OC O r k y y k m o lk g h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。
化学反应工程第一阶段在线作业
化学反应工程第一阶段在线作业作业要求本次在线作业是关于化学反应工程第一阶段的内容。
请根据以下要求完成作业：1.根据所学知识，选择一种化学反应，撰写一份关于该反应的报告；2.报告应包含以下内容：–反应方程式和反应条件；–反应动力学模型的建立和理论计算；–对反应器类型、反应条件等参数进行选择和设计；–反应器的热平衡计算；–反应过程中的能量平衡和物质平衡计算；–反应器的安全考虑和设计。
作业要求使用Markdown文本格式输出，并保证文档字数达到1200字及以上。
报告内容反应方程式和反应条件选择一种化学反应，首先需要确定反应方程式和反应条件。
反应方程式描述了反应物和生成物之间的转化关系，而反应条件则包括温度、压力、反应物浓度等参数。
例如，我们选择了以下反应方程式：A +B → C反应条件为温度300 K，压力1 atm，反应物A和B的初始浓度分别为1 mol/L。
反应动力学模型的建立和理论计算在反应动力学模型的建立中，需要确定反应的速率常数和反应级数。
速率常数描述了反应速率与反应物浓度的关系，而反应级数则描述了反应速率与反应物浓度的指数关系。
假设选择以下反应动力学模型：rate = k * [A]^1.5 * [B]^0.5其中，k为速率常数，[A]和[B]分别为反应物A和B的浓度。
通过对反应动力学模型进行理论计算，可以得到反应速率表达式和速率常数的数值。
反应器的选择和设计根据反应的特性和反应条件，需要选择合适的反应器类型和反应条件。
常见的反应器类型包括批量反应器、连续流动反应器和半连续流动反应器等。
在选择反应器类型后，还需要设计合适的反应条件，包括反应温度、压力、物料流量等参数。
这些参数的选取需要考虑反应速率、反应物的物理化学性质以及反应器的操作限制等因素。
反应器的热平衡计算在反应器设计中，热平衡计算是一个重要的步骤。
热平衡计算包括计算反应过程中的热量变化和热量平衡。
热量变化可以通过计算反应物和生成物的焓变来得到，而热量平衡则需要考虑反应器的散热和产热情况。
《化学反应工程》作业考核试题
9.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有按非稳态扩散处理模型，如()
A.双膜模型
B.溶质渗透模型
C.溶剂渗透模型
D.表面更新模型
10.理想反应器是指
A.完全混合反应器
B.釜式反应器
C.管式反应器
D.活塞流反应器
三、判断题(共10道试题,共20分)
A.物理吸附
B.化学反应
C.化学吸附
D.质量传递
28.非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而_______。
A.减少
B.增大
C.先增大后减少
D.不变
29.下列属于均相反应的是（）
A.乙酸乙酯水解
B.CuO的还原
C.加氢脱硫
D.电石水解
30.气—固相催化反应的内扩散模数的大小可判别内扩散的影响程度，内扩散模数愈小，内外浓度愈近于（）
1.间歇釜式反应器操作的优化分析是以单位操作时间的产率最大、生产经费最低为目标进行优化的。（）
A.错误
B.正确
2.平推流管式反应器t=t平均时，E（t）=无穷。（）
A.错误
B.正确
3.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为平推流反应器。（）
A.错误
B.正确
4.当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种扩散为分子扩散。（）
C.材料节省
D.结构简单
8.对于化学反应的认识，下面正确的是()
A.化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系
B.化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关
生物反应工程第二章作业
生物反应工程第二章2-4.下面是Monod在其发表论文时提供的另一组有关在乳糖溶液中进行菌种分批培养时得到的实验数据：试根据上述数据，按Monod方程确定其动力学参数。
序号△ t/h Cs/(g/L) Cx/(g/L)△Cx平均Cx1/Cs X 10A3 平均Rx平均Cx/Rx1 0.52 158 15.8 22.8 7 19.3 6.329113924 13.46154 1.4337142 0.38 124 22.8 29.2 6.4 26 8.064516129 16.84211 1.543753 0.32 114 29.2 37.8 8.6 33.5 8.771929825 26.875 : 1.2465124 0.37 94 37.8 48.5 10.7 43.15 10.63829787 28.91892 1.4921035 0.36 25 48.5 59.6 11.1 54.05 40 30.83333 1.7529736 0.37 19 59.6 66.5 6.9 63.05 52.63157895 18.64865 3.3809427 0.38 2 66.5 67.8 1.3 67.15 500 3.421053 :19.62846平均Rx= △ CX t平均Cx/Rx=Ks/ max(1/Cs)+1/ 卩max251/Cs*10A32-4.平均Cx/Rx-1/Cs 关系作图可得：卩max=0・97山八-1)Ks=36(g/h)0 5 02 11600100 200 300 400 5002-5•得：⑴口 max =0・299山八-1)K s =0 ・269(g/h)(2) Y x/s =(C xt -C xo )/(C so -C st )=0.65(3) t d =ln2/ 卩 max =0・693/0・299=2.318(h)2-6 •在一连续操作的机械搅拌实验反应器中用乳糖培养大肠杆菌，该 反应器体积为1L ，加入乳糖的初试浓度为 Cs0=160mg/L 。
化学反应工程在线作业
1(5.0分)对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是( )。
∙C)在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的2(5.0分)关于反应级数，下述正确的是（）。
∙C)反应级数不能大于3，但可以是小数3(5.0分)对于连续流动式反应器，下述说法正确的是（）。
∙C)空时并不完全等价与反应时间，能够表示连续流动式反应器的处理能力4(5.0分)对于一个串联反应，目的产物是中间产物，最适宜的反应器是（）。
∙B)平推流反应器5(5.0分)关于扩散，下面认识错误的是（）。
∙D)扩散阻力的大小，与催化剂孔道的复杂程度有关6(5.0分)固定床微分反应器与积分反应器的最主要区别在于：∙B)转化率更小7(5.0分)对于气固相催化反应的反应机理难以确定的主要原因，错误的是（）。
∙C)中间物种虽然具有正常化合物的结构和性质，但由于仪器灵敏度的原因难以进行检测8(5.0分)对于多孔催化剂催化的气固相催化反应的速率，下述正确的是（）。
∙C)反应速率不仅会受到反应物吸附、产物脱附速率的影响，还有可能受到孔内扩散速率的影响9(5.0分)关于物理吸附和化学吸附，下列认识正确的是（）。
∙C)化学吸附具有选择性，物理吸附无选择性10(5.0分)宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一般有明显的影响，但对于（）是例外。
∙B)在平推流反应器内进行反应二、判断题11(5.0分)全混流反应器的特点是其中物料的温度和浓度均一而且不随时间而变，并且等于反应器出口物料的温度和浓度。
A) 正确12(5.0分)对于具有相同速率常数的一级恒容和一级变容不可逆反应，不论在何种反应器中进行，在相同的操作条件下，这两种反应的转化率均是一样的。
B) 错误13(5.0分)对于在平推流反应器中进行的平行反应，反应的瞬时收率和总收率始终是相等的。
B) 错误14(5.0分)对于平行反应，高的反应物浓度有利于级数高的反应。
生物反应工程第二章作业
生物反应工程第二章
2-4.下面是Monod 在其发表论文时提供的另一组有关在乳糖溶液中进行菌种分批培养时得到的实验数据：
试根据上述数据，按Monod 方程确定其动力学参数。
平均Rx=△Cx/△t
平均Cx/Rx=Ks/μmax(1/Cs)+1/μmax
2-4.平均Cx/Rx-1/Cs关系
05
10
15
20
25
100
200
300400
500
600
1/Cs*10^3
平均C x /R x
作图可得：μmax =0.97(h^-1) Ks=36(g/h)
2-5.在有氧的条件下，杆菌以甲醇为底物进行生长，在进行分批培养时得到数据如下所示：
作图
得: (1)μmax=0.299(h^-1)
K s=0.269(g/h)
(2)Y x/s=(C xt-C x0)/(C s0-C st)=0.65
(3)t d=ln2/μmax=0.693/0.299=2.318(h)
2-6.在一连续操作的机械搅拌实验反应器中用乳糖培养大肠杆菌，该反应器体积为1L，加入乳糖的初试浓度为Cs0=160mg/L。
当采用不同加料速度时，得到一下结果。
试求大肠杆菌生长的动力学参数。
解：由FC x=V R r x
μ=rx/Cx=F/V R 定义F/V R=D称为稀释度，
1/D=Ks/μmax*1/Cs+1/μmax
1/Cs=μmax/Ks*(1/D)-1/Ks 经过数据处理得
作图
μmax=1.2(h^-1)
Ks=20(mg/L)
2-7.。
化学反应工程大作业
一、非均相反应与均相反应的比较:1.1概念及类型比较：均相反应是指在均一的液相或气相中进行的反应，这一类反应包含很广泛的范围。
如烃类的高温裂解反应为气相均相反应，而酸碱中和、酯化、皂化等反应，则为典型的液相均相反应。
非均相反应是指在多相中进行的反应，主要包括液—液非均相反应、气—液相反应、液—固相反应、气—固相反应、固—固非均相反应和气液固三相反应等。
1.2反应过程比较：1.2.1 均相反应过程均相反应过程开发的任务主要包括由实验数据建立反应动力学方程、计算反应器大小和生产能力、根据反应特点选择反应器型式和操作方式。
一般按返混情况对反应器类型进行划分：①间歇反应器反应物料同一时间加入反应器，在反应器中物料被充分混合，反应完成后物料全部放出，不存在返混。
②平推流反应器:反应物料以一致的方向和速度向前流动，同一截面物料的停留时间相等，不存在返混。
典型例子是物料在管内流速较快的管式反应器。
③全混流反应器刚进入反应釜的物料与已存留物料瞬间混合，返混程度达到最大。
实例：连续操作的充分搅拌槽式反应器。
④非理想流反应器物料在这类反应器中存在一定的返混，即物料返混程度介于平推流反应器及全混流反应器之间。
1.2.2 非均相反应过程非均相反应过程开发的任务主要包括：非均相反应的研究方法、非均相反应过程中的质量传递研究、非均相反应过程的热量传递及热稳定性研究、非均相反应器的选型及设计。
非均相反应过程，必然存在处于不同的物质间的质量传递。
在反应装置中必然存在着流体流动或固体颗粒的流动，不同结构的反应器中，又存在着不同的流动形式。
例如，进行气—固相的反应，有多种形式的反应器。
①固定床反应器，在操作期间，固体颗粒以固定的形态放置在反应器中，气体反应混合物通过颗粒层运动。
②移动床反应器，固体颗粒逐渐自上而下流动，流出反应器外，并且同时补充固体。
当固定床与移动床反应器中气体混合物沿着反应器的轴向流动时，称为轴向流动反应器；当反应气体沿反应器径向横穿过颗粒层时，称为径向流动反应器。
（完整版）化学反应工程作业答案
（完整版）化学反应⼯程作业答案3-2 在等温间歇反应器中进⾏皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对⼄酸⼄酯和氢氧化钠均为⼀致，反应开始时⼄酸⼄酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？解： A B C D +=+A AB r kC C =?? 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B xB B BB B B n n n x n n --?== ∵ 00A B n n = ， A B n n ?=? ，∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ?=020Afx AA A dx C k C ??=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积⽆关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进⾏等温⼀级反应，出⼝转化率为0.9，现将该反应移到⼀个等体积的全混流反应器中进⾏，且操作条件不变，问出⼝转化率是多少？解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进⾏，试计算下列⽅案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
（1） 0R v v τ==30.251027.14=35mm ，设转化率为12,f f x x 12011(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 22221221(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=--=1.64∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-?= （2） 00.2510007.14R V V τ?===35min 12011(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 2212211.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=?=--∴20.62f x =12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026∵0(1)Af A Af C C x =-∴ 0.856Af x = （3） 00.2510007.14R v v τ?===35min 1011(1)f A f x k C x τ=?-1f x =0.813∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×(1-0.813)=1.3422121(1)f A f x k C x τ=-?222(1)f f x x -=0.816∴ 2f x =0.347∴ 12(1)Af A f C C x =-=1.34×（1-0.347）=0.875 ∵0(1)∴ 0.877Af x = （4） 35min τ=1011(1)f A f x k C x τ=?-1f x =0.813101(1)A A f C C x =-=1.342121(1)f A f x k C x τ=?-2f x 0.449∴ 12(1)Af A f c C x =-=1.34×（1-0.449）=0.738 ∵0(1)Af A Af C C x =-0.897Af x =3-7 液相⾃催化反应A →P,反应速率23,10/()A A p r kc c k m kmol s -==?，进料体积流量300.002/,V m s =进料浓度3002/,0.01A p c kmol m c ==。
化学反应工程-第一次作业
1-1 用化学计量系数矩阵法确定下列反应系统有多少独立反应并写出一组独立反应。
2C 2H 4+O 2=2C 2H 4OC 2H 4+3O 2=2CO 2+2H 2O2C 2H 4O+5O 2=4CO 2+4H 2O根据01=∑=ni i ji A V 有：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡442-5-02203-1-0021-2-⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡O H CO O H C O H C 2242242=0化学计量系数矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡442-5-02203-1-0021-2-~⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------442500*********~⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------442504425022031~⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----000004425022031系数矩阵的秩为2，即有2个独立反应。
⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----000004425022031⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡O H CO O H C O H C 2242242=0可得出独立反应方程为：C 2H 4+3O 2=2CO 2+2H 2O5O 2+2C 2H 4O=4CO 2+4H 2O1-2 用原子矩阵法确定下列反应系统的独立反应数，并写出一组独立反应。
（1）CO 、CO 2、H 2、H 2O 、CH 3OH 、CH 3OCH 3（2）H 2S 、O 2、SO 2、H 2O 、S解：（1）根据原子守恒方程01=∆∑=l k k ik N β （i=1……n ）0642200111021210011333222=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆∆∆∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡OCH CH OH CH O H H CO CO N N N N N N H O C ，原子系数矩阵：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡3211001-01010311-001~3211001-010********~642200111021210011可知原子系数矩阵的秩为3，独立反应数=物质数-秩数=3个。
反应工程作业题及答案
2.2 在一管式反应器中常压300 o C 等温下进行甲烷化反应：242CO 2H CH H O +→+催化剂体积为10ml ，原料气中CO 的摩尔分数为3%，其余为N 2、H 2气体，改变进口原料气流量0Q 进行实验，测得出口CO 的转化率为解：管式反应器是流动反应器，反应速率AA A0r 0d d X r c V Q =⎛⎫ ⎪⎝⎭气体在高温低压下，可按理想气体进行计算53A0A0A01.013100.030.638mol/m 8.314573.15p py c RT RT ⨯⨯====⨯ 只要求得0Q =50cm 3/min 时的Ar 0d d X V Q ⎛⎫ ⎪⎝⎭，就可得到相应的CO 的转化速率 已知r V =10ml ，得到如下表格作出X-r 0V Q 曲线，在r 0100.2min 50V Q ==的点作切线，切线的斜率即为Ar 0d d X V Q ⎛⎫⎪⎝⎭值，该值等于11.97min - ()3AA A0r 0d 0.638 1.97 1.26mol/m min d X r c V Q ==⨯=⎛⎫ ⎪⎝⎭2.4 在等温下进行液相反应A B C D +→+，在该条件下的反应速率方程为1.50.5A AB 0.8r c c = ()mol /L min若将A 和B 的初始浓度均为3mol/L 的原料等体积混合后进行反应，求反应4min时A 的转化率。
解：初始浓度均为3mol/L 的原料A 和B 等体积混合后，A0B0 1.5mol/L c c == 因为A B νν=，A0B0c c =，则A B c c =1.50.52A AB A 0.80.8r c c c ==液相反应可按恒容过程计算，有AA d d c r t=-两式联立，求解()()()()()()()()[]()()A2A A 2A0A A 2A0A A022A A0A A A 2A 4A 0A A 0AA A d 0.8d d 1d 10.81d d d 10.81 1.21d d 11.2d 111.2111.24182.76%X c c tc X X c X c t tX c X X tX t X X t X X X X X =----=-=---=-=--=--⎡⎤==⎢⎥--⎣⎦⨯=-= 2.9 在一恒容反应器中进行下列液相反应：A B R +→ R A 1.6r c = 2A D → 2D A8.2r c = 式中R r 、D r 分别表示产物R 及D 的生成速率，其单位均为3kmol/(m h)，反应用的原料为A 与B 的混合物，其中A 的浓度为23kmol/m ，试计算A 的转化率达95%时所需要的反应时间。