化学反应工程作业习题八
化学反应工程练习题解答
第一章习题1有一反响在间歇反响器中进行，经过8min 后，反响物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反响的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程 2在间歇搅拌槽式反响器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反响式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反响物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反响在100℃下进行。
A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯〔忽略别离损失〕，计算反响器体积。
混合物密度为750kg·m -3，反响器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3反响(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反响器中15℃下进行。
一次参加反响物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。
化学反应工程1_7章部分答案
第一章绪论习题1.1 解题思路:（1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性（2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：组分摩尔分率摩尔数根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。
并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。
习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成：第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据，先作出的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率α。
再由求得水解速率。
习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位应换算成。
利用下列各式即可求得反应速率常数值。
习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应，反应物A的消耗速率为两反应速率之和，即利用式（2.6）积分就可求出反应时间。
习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:（1）恒容过程，将反应式简化为：用下式描述其反应速率方程：设为理想气体，首先求出反应物A的初始浓度，然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率，利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。
（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由式（2.49）可求得总摩尔数的变化。
这里反应物是纯A，故有：由式（2.52）可求得反应物A的瞬时浓度，进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。
习题答案:（1）亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率（2）乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式，然后利用式（3.8）即可求得反应时间。
(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态，即反应物初始浓度、反应温度和转化率，与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:（1）因为B过量，与速率常数k 合并成，故速率式变为对于恒容过程，反应物A和产物C的速率式可用式（2.6）的形式表示。
《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解
VR 1 V02 k 1 k 1 k1 k 2 1 2 2 2
V02 k1 k2 k1 / k2 1 2 1 1 V01 2k1 k2 2k1 / k2 1 4 1 3
1 V02 V01 3
加料速率减小到原来的1/3倍，可使转化 率达到0.5。
CA0 CB0 0.02mol/ L
2 rA kCACB 5.6CA
根据：t
x Af kCA0 (1 x Af )
3 3
当VR 1m 和2 时： (反应时间与反应体积无关） 0.95 t 169.64(min) 5.6 0.02(1 0.95)
习题3-3解答
3
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A2 0.98 x A1 0.85
VR1 1 1 V0 kCA0 (1 x A1 ) 0.01 2 (1 0.85)
VR1 333.33V0 333.33 0.002 0.67(m )
3
VR 2VR1 2 0.67 1.34(m )
（2）单个CSTR
VR C A0 x Af 根据 V0 rA
C A0 x Af VR V0 kCA0 (1 x Af )[C A0 C A0 (1 x Af )] 1 2500( s) 0.01 2 (1 0.98)
化学反应工程作业习题八
2013-7-1
2
• （4）计算在一个体积为500L的CSTR反应器中和 在两个串联的250L的CSTR反应器中可达到的转 化率。 • （5）在1000<E<3000(cal/mol)之间改变活化能， 在2000<|ΔHRX|<25000(cal/mol)之间改变反应热， 研究对PFR反应器转化率分布的影响。 • （6）讨论失控反应判据的应用。如果在Ta=300K 时κ=3，你将用什么样的Tc值以防止失控？
T 200 X 300
k (T ) k ( 300 K ) e V 500 L
E 1 1 ( ) R T 300
0.01 e
E 1 1 ( ) R T 300
X 0.92, T 484 K
2013-7-1
9
两个CSTR串联 : 第一釜： CSTR 1 V FA 0 X 1 , rA1
yB0 A 1, B 1, Ti 0 300K y A0 X EB 30 (T 300) ( 6000) T 200X 300
X 0.85, T 470K
2013-7-1 5
CSTR摩尔衡算方程:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVCSTR
2 rA kC AC B kC A0 (1 X ) 2
化学反应工程练习题
化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀．填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。
2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。
3.反应器处在⾮稳定的操作状态下，当操作参数有⼩的扰动，反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象，称为__________。
4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。
5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。
6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。
7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。
8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________，其⽆因次⽅差σ2＝__________，⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2＝__________。
9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。
10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。
当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。
11. ⼀级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出⼝转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。
12. 某⼆级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ，在平推流反应器中进⾏时，空时τ=__________。
(完整版)化学反应工程习题
化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。
2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应，其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -⨯=-τh kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =⨯-=τh l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。
反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。
6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。
反应混合物体积的变化忽略不计。
反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。
计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。
化学反应工程练习题解答
第一章习题1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程2 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。
A转化率达50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。
混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。
已知一次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol ·m -3，物料密度为1050kg ·m -3。
化学反应工程习题及答案
题目：等温等容条件下，间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间的计算式相同，两者的生产能力相同。
正确答案：错题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：理想流动模型是指平推流模型和全混流模型。
正确答案：对题目：在气相或均一的液相中进行化学反应的设备，称为（均相反应器）。
题目：容积效率是指对同一个等温等容反应过程，在相同产量、相同转化率、相同初始浓度和反应温度下，（平推流）反应器有效体积与（全混流）反应器所需体积之比。
题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
《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
化学反应工程测试习题集(精心整理)
化学反应工程测试习题集（精心整理）第一章绪论1.化学反应工程是一门研究______________的科学。
2.化学反应工程就是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______做为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
3._______是化学反应工程的基础。
）4.化学反应过程按操作方法分成_______、_______、_______操作方式。
5.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
6.不论是设计、压缩或掌控，都须要对研究对象做出定量的叙述，也就要用数学式去抒发个参数间的关系，缩写_______。
7.在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
a．化学反应b.反应工程c.反应热力学d.反应动力学9.“三录一反华”就是化学反应工程的基础，以下不属于三传的就是_______。
a.能量传递b.质量传递c.热量传递d.动量传递第二章均相反应动力学1.均相反应是指_。
pp+ss对于反应，则rp?_______(?ra)。
2.aa+bb3.着眼反应组分k的转化率的定义式为_______。
4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
5.化学反应速率式为?ra?kccacb，用浓度则表示的速率常数为kc，假设合乎理想气体状态方程，例如用压力则表示的速率常数kp，则kc=_______kp。
6.化学反应的总级数为n，例如用浓度则表示的速率常数为kc，用逸度则表示的速率常数，则kc=_______f。
k7.化学反应的总级数为n，例如用浓度则表示的速率常数为kc，用气体摩尔分率则表示的速率常数y，则kc=_______ky。
8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。
化学反应工程试题库和答案(精心整理)
化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。
13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。
14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
化学反应工程_习题集(含答案)
《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462－1，又知初始浓度为0.1mol.dm－3，则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1％时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1％时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数约是___。
A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。
A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用，下列叙述中不正确的是_ 。
化学反应工程习题及解
化学反应工程1、有如下平行反应：R B A k−→−+1（主反应） R B A R C C C k r 1=S B A k −→−+2 （副反应） B A S C C k r 2=（1） 若采用间歇操作，试选择合适的加料方式； （2） 若采用连续操作，试选择用合适的反应器型式；（3） 若主、副反应的活化能分别为30和20，反应温度宜高还是宜低？ 解： R S R P C k k r r S 21==（1） 若用间歇操作，应采用向事先含R 的BR 中同时加入A 、B 物料； （2） 若用连续操作，应选用CSTR ，A 、B 同时连续加入； （3） ∵ E 1 〉E 2，∴反应温度宜高。
（∵温度升高，有利于活化能高的反应）2、在一等温操作的间歇釜式反应器中，进行某一级液相反应A →R ，13分钟后，反应物转化率为70%，若让此反应在PFR 或CSTR 单釜中进行，为达到相同转化率，所需的空时和平均停留时间分别为多少？ 解： 11111lnln 0.0926min 11310.7A k tx -===--（1） PFR ： 113min t τ-== （2） CSTR ： 0.725.20min (1)0.0926(10.7)A A x t k x ===-⨯-3、1、有下列反应：C 2H 4 的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能mol kJ E /9.156=，为使反应速率提高一倍，计算所需提高的温度为多少？ 解：反应速率提高一倍，即212=k k21122211ln()15690011ln 2()481.568.314473.158.4k E k R T T T K T T C=-=-⇒=∆=︒提高温度为8.4C ︒4、在一反应体积为3 m 3的连续釜式反应器中等温进行下列液相反应：h C h C A A ⋅=−→−⋅=−→−+32Q 3P kmol/m 2.0r Q 2A kmol/m 6.1r P B Ar P 及r Q 分别为产物P 及Q 的生成速率，P 为目的产物。
化学工程基础第八章 化学反应工程原理 习题答案
5 0.195
6 0.152
7 0.118
8 0.092
10 0.056
12 0.034
16 0.012
E(t) ~ t 图形如习题 6 附图所示 （3）t=0 时，E(t)=0，t=4s时，E(t)=0.25s−1; t=8s时，E(t)=0.092s−1
习题 6 附图
7、试根据脉冲法测得的数据，判断所测系统接近于何种理想流动模型。
=
= 83.5%
武
3、氨接触氧化的主、副反应为： 4NO+6H2O+Q 4NH3+5O2 4NH3+5O2 2N2+6H2O+Q 已知反应器进出口处物料组成为： 组 成 NH3 O2 N2 H2O NO
求氨的转化率和一氧化氮的收率和选择性。 解：以 100mol进料为计算基准，并设x和y分别表示NO和N2的生成量（mol） ，根据进料组成和化学计量 式，可列下表：
ΣtΔF(t) = 15×0.065+25×(0.13−0.065)+35×(0.26−0.13)+45×(0.52−0.26)+…+95×(1.0−0.909)=51.49 ΣΔF(t)=(0.065−0)+(0.13−0.065)+…+(1.0−1.0)=1.0 t = 51.49 （3）σt2 = 1.0 = 51.49s
VR = qv,o ⋅ t = 0.8 × 6.24 = 5.0m3
10、在测定动力学数据时常用内循环式无梯度反应器。该反应器实质上是一个全混流反应器。为了判 断是否达到了全混流，以氮作主流体，氢为示踪剂。氢的初始浓度为c0，用阶梯输入法测得反应器出口处氢 的浓度c(t)/c0如下： s/u／min c(t)/co 0 0 4 0.333 9 0.579 14 0.757 24 0.908 34 0.963 44 0.986
化学反应工程习题及答案
答案：在一般情况下，对低黏性均相液体混合，可选用任何形式的搅拌器；对非均相液体分散混合，选用 旋桨式、涡轮式搅拌器为好；在有固体悬浮物存在，固液密度差较大时，选用涡轮式搅拌器，固液密度差 较小时，选用桨式搅拌器；对于物料黏性很大的液体混合，可选用锚式搅拌器。 答案关键词：低黏性，非均相液体，固体悬浮物，密度差，黏性很大
xA
k1= k2
xA
=
x A1
t1cA0 1 x A t2cA0 1 xA
50%
75%
5 cA0 1 50% = t2 cA0 1 75%
t2 =15min
t
' 2
=t2
t1 =15-5=10min
计算的最后结果数字： 10min
题目编号： 0103 第 1 章 2 节 页码
题目编号： 0108 第 1 章 1 节 页码
难度系数： A (A B C 三级，A 简单，C 最难)
题目：试述釜式反应器的适用范围及特点？ 答案：主要应用于液-液均相反应过程，在气-液、液-液非均相反应过程也有应用。既可适用于间歇操作过 程，又可单釜或多釜串联适用于连续操作过程，而以在间歇生产过程中应用最多。它具有温度和压力范围 宽、适应性强，操作弹性大，连续操作时温度、浓度容易控制，产品质量均一等特点。但若应用在需要较 高转化率的工艺要求时，却有需要较大容积的缺点。通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温 度较低且低于物料沸点时，应用此类反应器最为普遍。 答案关键词：液-液均相反应，非均相反应，间歇，连续，适应性强，操作弹性大，浓度容易控制，质量 均一
反应器和全混流反应器所需有效体积之比。反应级数越高，容积效率越低；转化率越高，容积效率越低。
(完整版)化学反应工程习题
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18、有一等温二级不可逆液相反应，其动力学方程式为rAkC2A，已知293K时反应速度常
数k为10 m3/kmol.h，反应物A的初始浓度CA0为0.2kmol/m3，加料速率V0为2 m3/h，试比较下列理想反应器组合方案的出口转化率。
其它条件不变，出口处转化率应为多少？
12、在管式反应器中进行一裂解反应A=R+S，实验测得该反应为一级不可逆反应，其动力
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学方程式为rAkPPA（mol/m.s），若反应在P=101.3 10 Pa，T=546K的条件下进行，反 应速度常数kP=7.75 10-6mol / m3.s.Pa，试计算：
7、一级可逆反应A = R在等温下进行。已知CA0= 500mol/m3，CR0= 0。若该反应在一间歇 反应器中进行，且在反应温度下xAe0.667。经480 s后测得xA0.333。（1）试确定此
反应的动力学方程； （2）计算xA分别达到0.6和0.65所需的反应时间； （3）比较计算结果， 你有什么体会？
1）、两个有效体积均为2 m3的PFR反应器串联；
2）、一个PFR反应器后串联一个CSTR反应器，二者有效体积均为2 m3；
反应开始时，系
统中含丁烷为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa/s的速率发生变化， 试求下列项次的变化速率： （1）乙烯分压； （2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B C，开始时A与B摩尔数相等， 没有C，1小时后A的转化率为75%， 当在下列三种情况下，2小时后反应物A尚有百分之几未反应掉？
始时没有醋酸存在， 各釜反应均在150℃下进行，此时反应速率常数k=0.0806min-1，转化率 达到90%，求： （1）若为单釜操作时，所需反应器有效容积为多少？ （2）若为多釜串联操作时，已知各釜反应器容积为单釜操作时有效容积的1/10，则需几个
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至达到80%的转化率（如果可能）的变化 反应动力学：rA ' kC A 图。（PFR反应器催化剂最大装填量为 C A0 (1 X ) T0 p 化学计量学： A C 50kg）。假设Δp=0.0。 p 1 X T
0
dX dX rA ' PBR 摩尔衡算：FA0 rA ' • （1）绘出转化率和温度沿活塞流反应器直 dm dm FA 0
( 50) ( 40) ( 70) 20kJ / mol ˆ C p C pB C pC C pA 25 15 40 0 ~ i C pi C pA 40J /( mol K ) T0 450 K TR 273 K ( 20 10 3 ) X T 450 450 500 X 40 采用polymath求解。
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• • • • •
d(X)/d(m) = rA / FA0 要求解的方程 T = 450 + 500 * X rA = k * CA CA = CA0 * (1 - X) / (1 + X) * 450 / T k = 0.133 * exp(3776.8 * (1 / 450 - 1 / T))
Initial value
0 0 450. 0.271 0.271 0.133 0.036043 5.42
Minimal value
0 0 450. 0.271 0.0066512 0.133 0.036043 5.42
Maximal value
50. 0.9061183 903.0591 0.271 0.271 8.964334 0.156723 5.42
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• （4）计算在一个体积为500L的CSTR反应器中和 在两个串联的250L的CSTR反应器中可达到的转 化率。 • （5）在1000<E<3000(cal/mol)之间改变活化能， 在2000<|ΔHRX|<25000(cal/mol)之间改变反应热， 研究对PFR反应器转化率分布的影响。 • （6）讨论失控反应判据的应用。如果在Ta=300K 时κ=3，你将用什么样的Tc值以防止失控？
0.8
T
0
0.4
360
X
0.0
0.2
0.4
0.6
0.2
0.8
0
0.9
100 200 300 400
340 320 300 280
T 300 340 380 420 460 480 FA0 2000 435 163 103 146 371 rA V 243.5 303.3 329.9 354.8 406.5 2013-7-1 0
1 ~X关系 ：先降 后升 ' rA
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P8-13A 在串联的带有级间冷却的多 级填充床反应器中进行 A+B=C+D
• 求其绝热平衡转化率 • 反应物料可以被冷却到的最低温度为27℃。 • A和B等摩尔进料并每个反应器中的催化剂质量足以使其 达到平衡转化率的99.9%。 • 进料温度为27且反应绝热进行。 • 如果有4个反应器和3个冷却器可供利用，可以达到多高的 转化率？ • 已知： H 30000 / mol A cal
E 1 1 ( ) R T 300
FA 0 ( X 2 X 1 ) rA 2 X 2 0.9687, T2 493.6 K
10
T 200( X X 1 ) T1 200( X X 1 ) T1
（6）讨论失控反应判据的应用。如果在Ta=300K时 κ=3，你将用什么样的Tc值以防止失控？
~ W F 能量衡算：Q S AO i C pi (T T0 )
0 ˆ FA 0 X H RX (TR ) C p (T TR ) 0 0 ˆ [ H RX (TR ) C p (T TR )] X 绝热、无功： T0 T ~ i C pi 0 0 0 0 H RX ( 273 K ) H B H C H A
• CA0 = 0.271 • FA0 = 5.42 • m(0) = 0 • m(f) = 50 • X(0) = 0
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参数计算方法
边界条件或初始值
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Calculated values of DEQ variables
Variable
1 2 3 4 5 6 7 8 m X T CA0 CA k rA FA0
Final value
50. 0.9061183 903.0591 0.271 0.0066512 8.964334 0.0596232 5.42
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FA0 X CSTR 摩尔衡算： m rA ' • （2）在CSTR反应器中要达到80%的转化
率必须的催化剂质量为多少？.8 能量衡算： 450 500 X X T 850 K T 0 C A0 (1 X ) T0 反应动力学：rA ' kC A k 1 X T C A0 0.271mol / L FA0 5.42mol / s
T 200 X 300
k (T ) k ( 300 K ) e V 500 L
E 1 1 ( ) R T 300
0.01 e
E 1 1 ( ) R T 300
X 0.92, T 484 K
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两个CSTR串联 : 第一釜： CSTR 1 V FA 0 X 1 , rA1
T 200X 300 X T k rA 104 FA 0 rA 0.0 300 0.01 1 2000 0.2 340 4.6 435 0.6 420 0.8 460
0.072 0.34 1.21 3.42 4.32 12.3 19.3 13.7 163 103 146
采用梯形积分：VPFR 363.6 L
能量衡算方程：X EB ~ i C pi (T Ti 0 ) 0 ˆ [H RX (TR ) C p (T TR )]
0 0 0 0 H RX ( 273) H C H A H B 6000 / mol cal ˆ C C C C 0 p pC pA pB
RT 2 T Tc E T0 Ta 300 3 300 Tc 300K 1 1 3 1.987T 2 T 300 104 T 320.4 K
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P8-6 不可逆气相基元反应A→B+C
• 在装填有催化剂的PFR反应器中绝热进行。纯A 组分以20L/s的体积流率，在压力为10atm且温度 为450K条件下进入反应器。
FA 0 X rA
E 1 1 ( ) R T 300
k (T ) k ( 300 K ) e 0.01 e X 0.85, T 470 K , k 4.32 L /( mol s ) rA 9.72 10 4 L /( mol s ) VCSTR 174.9 L
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（2）完全转化时最高的入口温度为多少时才不至 于超过液体的沸点（550K）？
T 200X T0 X 1, Tmax 550K T0,max 350K
1.0
480 460 440 420 400 380
（3）绘出作为PFR反应器体积函数的转化率和温度 X 变化图（即距反应器入口的距离）
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• （7）你认为这个问题的要点是什么？ • （8）对这个反应，问另外一个问题或建议另一种 计算。
已知：
0 0 H A ( 273) 20kcal / mol; H B ( 273) 15kcal / mol 0 H C ( 273) 41kcal / mol; C A0 0.1kmol / m 3
已知 : C pA 40J /( mol K ) C pB 25J /( mol K ) C pC 15J /( mol K )
0 0 0 H A 70kJ / mol H B 50kJ / mol H C 50kJ / mol
所有生成热的参考温度均为273K。 E 1 1 L k 0.133 e xp[ ( )] 及E 31.4kJ / mol R 450 T kg cat s
C pA C pB 15cal /( mol K ); C pA 30cal /( mol K ) k ( 300K ) 0.01L /( mol s ); E 10000 / mol cal
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（1）计算达到85%转化率时必需的PFR和CSTR反应 器体积
E 1 1 ( ) R T 300
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PFR摩尔衡算方程：FA0 VPFR FA0 XLeabharlann 0dX 0.2 0 rA
dX rA ( X , T ) dV 0.85 dX 0.01e 0.4 380
E 1 1 ( ) R T 300
0.12 (1 X ) 2 0.85 470 9.71 206
0.0
V(m3)
8
T(K)
T 200X 300,
VPFR FA0
X
dX rA
X
0.6
（4）计算在一个体积为500L的CSTR反应器中和 在两个串联的250L的CSTR反应器中可达到的转化 率
单个CSTR : FA 0 X VCSTR , rA