吴元欣版反应工程答案
反应工程课后习题答案
1 绪 论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） （1） 反应的选择性；（2） （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），A P 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 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23C O 2H C H O H +⇔23222C O 4H (C H )O H O +⇔+ 242C O 3H C H H O +⇔+24924C O 8H C H O H 3H O +⇔+222C O H O C O H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
化学反应工程第三版课后答案
化学反应工程第三版课后答案化学反应工程第三版课后答案【篇一：化学反应工程第二版课后习题】> 2何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 345现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。
(1)a+2b?c a+c? d (2)a+2b?c b+c?d c+d→e (3)2a+2b?ca+c?d10mkmols。
现以气相分压来表示速率方程，即(?ra)=kppapb，求kp=?（假定气体为抱负气体）4 6-2-12化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?若将反应速率写成?ra??dcadt，有什么条件?为什么均相液相反应过程的动力学方程试验测定采纳间歇反应器? 78反应a(g) +b(l)→c(l)气相反应物a被b的水溶液汲取，汲取后a与b生成c。
反应动力学方程为：?ra=kcacb。
由于反应物b在水中的浓度远大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。
反应2h2?2no?n2?2h2o，在恒容下用等摩尔h2，no进行试验，测得以下数据总压/mpa 半衰期/s10 考虑反应a?3p，其动力学方程为?ra??容下以总压表示的动力学方程。
11 a和b在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。
116.8 319.8 490.2 913.8 1188 时间/s-312 丁烷在700℃，总压为0.3mpa的条件下热分解反应：c4h10→2c2h4+h2 (a) (r)(s)起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时?dprdnsdya，?。
dtdtdtdpadt ?0.24mpa?s?13-1-1-3-33-10.0272265 0.0326 186 0.0381 135 0.0435 104 0.0543 67求此反应的级数。
反应工程课后习题参考答案
反应工程课后习题参考答案1绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：2CH3OHO22HCHO2H2O2CH3OH3O22CO24H2O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：S0.961196.11%（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2由甲醇的转化率达72%某y某=72%;=69.2%227.4解得某=18.96;y=0.77所以，反应器出口气体组成为：CH3OH:27.4某y100%=6.983%某y10022某3y100%=40.19%空气：某y1002217.81某2y水：100%=34.87%某y10022某HCHO:100%=17.26%某y10022yCO2:100%=0.6983%某y1002254.791.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：CO2H2CH3OH2CO4H2(CH3)2OH2OCO3H2CH4H2O4CO8H2C4H9OH3H2OCOH2OCO2H2由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分原料气冷凝分离后的气体COH2CO226.8268.251.4615.4969.780.82CH40.553.62N22.9210.29粗甲醇的组成为CH3OH89.15%,(CH3)2O3.55%,C3H9OH1.10%,H2O6.20%,均为重量百分率。
2.1化学反反应速率_吴元欣_化学反应工程
2
化学反应工程
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第2章
例 2.1 在 350℃等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应
时间 t 的关系如下：
t/min 0
6
12 26
38
60
p/kPa 66.7
62.3 58.9 53.5 50.4 46.7
试求时间为 27min 时的反应速率.
解：以 A 和 R 分别代表丁二烯及其二聚物，则该二聚反应可写成
4
（２.４a）
对于恒容过程，反应速率可表示为：
（２.５）
（２.６） 对于如下图所示的流动系统其反应速率表示如下：
第2章
用相界面积表示：
用固体的质量来表示：
a：相界面积 W：固体的质量 有固体催化剂的反应 Vr：催化剂的堆体积， ρb：堆密度， av：比外表面积（m2/m3）， 三者关系如下：
用反应体积表示： （２.７） （２.８） （２.９）
（２.２）
反应物转化量与反应产物生成量之间的比例关系符合化学计量关系如下：
因此
或
（２.３） 这说明无论按哪一个反应组分计算的反应速率，其与相应的化学计量系数之比恒 为定值，于是，反应速率的定义式又可以写成：
根据反应进度的定义其可表示为：
（２.４）
1
化学反应工程
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对于变容过程，反应速率可表示为：
反应体系中各组分的浓度关系如下：
t=0
t=t
原料
CA0
CA
产物
0
(CA0-CA)/2
总浓度
CA0
(CA0+CA)/2
由理想气体定律得：
Po 为 t=0 时物系的总压，
反应工程课后习题参考答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 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2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气：%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔ 23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+ 24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程课后答案完整版.
1绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：2CH 3OH + O 2^2HCHO + 2H 3O 2CH 3OH + 3O :^2CO 2+4H 2O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） （ 1） 反应的选择性；（2） （ 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：s= Y = W9 = 09611=96 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）， 进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为•A Y p 1.3 1.5 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 moln 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 +2 n c =38.30 moln o =n 。
0-1/2 n p -3/2 n c =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol2反应动力学基础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：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知二-叭二町5（1_兀）］呜A a at皿砒代入速率方程式5才曲（1一窃化简整理得积分得解得 X A=82.76%。
2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线, AM是等温线，HB是等转化率线。
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第一章 例题与习题解答例1每100 kg 乙烷（纯度100%）在裂解器中裂解，产生45.8 kg 乙烯，乙烷的单程转化率为59%，裂解气经分离后，所得到的产物气体中含有4.1kg 乙烷，其余未反应的乙烷返回裂解器。
求乙烯的选择性、收率、总收率和乙烷的总转化率。
解：以B 点的混合气体为计算基准进行计算即得到单程转化率和单程收率，而以对A 点的新鲜气体为计算基准进行计算得到全程转化率和全程收率。
新鲜原料通过反应器一次所达到的转化率，单程转化率（反应器进口为基准）；新鲜原料进入反应系统起到离开系统止所达到的转化率，全程转化率（新鲜原料为基准）。
现对B 点进行计算，设B 点进入裂解器的乙烷为100 kg 。
新鲜乙烷产品由于乙烷的单程转化率为59%，则在裂解器中反应掉的原料乙烷量为1000.5959H kg =⨯=E 点乙烷的循环量100 4.110059 4.136.9Q H kg =--=--=A 点补充的新鲜乙烷量为10010036.963.1F Q kg =-=-=乙烯的选择性为45.8/2845.8/28100%100%83.172%/3059/30S H =⨯=⨯=乙烯的单程收率45.8/28100%49.07%100/30y =⨯=乙烯的总收率（摩尔收率）45.8/2845.8/28100%100%77.77%/3063.1/30Y F =⨯=⨯= 乙烯的总质量收率'45.845.8100%100%72.58%63.1Y F =⨯=⨯= 乙烷的总转化率 %.%.%59310016359100＝＝＝⨯⨯F H X 例2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：OH CH H CO 322⇔+ ））（O H O CH H CO 223242+⇔+ O H CH H CO 2423+⇔+ O H OH H C H CO 2942384+⇔+222H CO O H CO +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇。
反应工程课后答案解析
第二章 均相反应动力学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。
3、 在间歇反应器中有一级液相可逆反应P A ⇔，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。
解：p A AC k C k dtdC 21-=-根据一级可逆反应积分式5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 与组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。
解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯气相组分A 在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔进行反应，实验测得如下数据，时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝ 分压p A /MPa 0.1 0.08 0.0625 0.0510.0420.0360.0320.028 0.020用积分法求此反应的动力学方程式。
解：由于当∞→t 时，02.0=A p 常数，因此假设为一级可逆反应。
第三章 均相反应过程1、液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要12min ，若此反应移到同温度下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？ 解：10011min 0429.07031min3.23370)7.01(1.07.0)1()(min 083.01211min 12min 1.07.01ln 12111ln 111ln---===∴==-⨯=-==-========-=∴-=cv A AA A A f A A A c v BR A Ax k x kc x c r x c CSTR t PFR x t k x kt τδττδ中在空速中所需的空时在3、液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示： C A /mol/L0.10.2 0.3 0.4 0.5 0.60.70.81.01.32.0(-r A )/mol/(L.min) 0.10.30.50.60.50.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042（1） 若C A0=1.3mol/L ，，则反应时间为多少？（2）若反应移至平推流反应器中进行，C 0A =.5mol/L ，F A0=1000mol/h ，求x A0=0.30时所需反应器的大小。
反应工程课后答案完整版
反应⼯程课后答案完整版1 绪论1.1在银催化剂上进⾏甲醇氧化为甲醛的反应：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）（1）反应的选择性；（2）（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：（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），A P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 moln 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 moln N=n N0=43.28 mol2 反应动⼒学基础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：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进⾏反应，求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知代⼊速率⽅程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。
2.6下⾯是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。
根据下⾯两图回答：（1）（1）是可逆反应还是不可逆反应？（2）（2）是放热反应还是吸热反应？（3）（3）在等温线上，A,D,O,E,M点中哪⼀点速率最⼤，哪⼀点速率最⼩？（4）（4）在等转化率线上，H,C,R,O,F及B点中，哪⼀点速率最⼤，哪⼀点速率最⼩？（5）（5）在C,R两点中，谁的速率⼤？（6）（6）根据图中所给的⼗点中，判断哪⼀点速率最⼤？解：图2.1 图2.2（1）可逆反应可逆反应（2）放热反应吸热反应(3)M点速率最⼤，A点速率最⼩M点速率最⼤，A点速率最⼩(4)O点速率最⼤，B点速率最⼩H点速率最⼤，B点速率最⼩(5)R点速率⼤于C点速率C点速率⼤于R点速率(6)M点速率最⼤根据等速线的⾛向来判断H,M点的速率⼤⼩。
化学反应工程课后习题答案 吴元欣
在“化工原理”课程中，“气体吸收”一章主
要讨论以液体吸收气体混合物中的有用物质，以制 取产品和除去其中有害的物质，其基本原理是利用 目的组分在溶剂中不同的物理溶解度，而与气体混 合物分离，称为物理吸收，所采用的设备主要是填 料吸收塔。
以溶剂中活性组分与目的组分产生化学反应而
增大溶解度和吸收速率的过程，称为化学吸收，“ 化工原理”课程只做了简要阐述。
Ei 是亨利系数。
第一节 气-液反应平衡
若气相为理想气体的混合物，即 i 1 ，则低
压下的气－液平衡关系为 pi p yi Ei xi
如果不是稀溶液，则还应引入活度和活度因 子，可参见其它专著。
亨利定律也可用容积摩尔浓度ci来表示，则
ci Hi fig
第一节 气-液反应平衡
在低压下则为 ci Hi pi
有机物加氢 烯烃加氢；脂肪酸酯加氢
其他有机反应 甲醇羟基化为醋酸；异丁烯被硫酸所吸收；烯烃在有机溶剂中聚合。
气体的吸收 合成产物
SO3被硫酸所吸收；NO2被稀硝酸所吸收；CO2和H2S被碱性溶液所吸收 。
CO2与液氨合成尿素；CO2与氨水生成碳铵；CO2与含NH3的盐水生成 NaHCO3和NH4Cl
DD的斜率大于 DE 的斜率(以绝对值而言)，这表明液膜 中进行的化学反应将使吸收速率较纯物理吸收大为 增加，若以 表 示吸收速率增强因子，则
DD的斜率 DE的斜率
1
第二节 气-液反应历程
如果化学反应进行得很快，则被吸收组分浓度 在液膜中的变化曲线将变得更向下弯曲一些，此时 增强因子将会提高；反之，化学反应进行得慢，浓 度曲线将更直一些，增强因子将会降低。
f* A(g )
cA* HA
化学反应工程课后习题答案 吴元欣
第二节 气-液反应历程
3. 准数M的判据
准数M表示了液膜中反应速率与传递速率之比值。由M数值的大 小，可以决定反应相对于传递速率的类别，这一情况列于下表。
准数M的判别条件
条件 M << l M >> l
反应类别 缓慢反应过程 快速反应过程
反应进行情况 反应在液流主体中进行
反应在膜中进行完毕
第二节 气-液反应历程
DD的斜率大于 DE 的斜率(以绝对值而言)，这表明液膜 中进行的化学反应将使吸收速率较纯物理吸收大为 增加，若以 表 示吸收速率增强因子，则
DD的斜率 DE的斜率
1
第二节 气-液反应历程
如果化学反应进行得很快，则被吸收组分浓度 在液膜中的变化曲线将变得更向下弯曲一些，此时 增强因子将会提高；反之，化学反应进行得慢，浓 度曲线将更直一些，增强因子将会降低。
溶解热高达数万焦耳每摩尔，因此，温度改变对化学吸收平 衡的影响较物理吸收时更为强烈。
第二节 气-液反应历程
一、气—液相间物质传递
描述气-液相间物质传递有各种不同的传质模型 ，例如双膜论、Higbie渗透论、Danckwerts表面更 新论和湍流传质论等，其中以双膜论最为简便。
双膜论是假定在气-液相界面两侧各存在一个静
第二节 气-液反应历程
相界面上各种参数不随时 间而改变。
pAi = cAi / H
传质只发生在 气、液膜内。
膜内的传质方 式仅为分子扩
散。
ZG
ZL
第二节 气-液反应历程
若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围 为直线，则：
cA HpA*
根据双膜理论，界面无阻力，即界面上气液两相平 衡，则：
cAi HpAi
2.2反应速率方程_吴元欣_化学反应工程
第2章反应动力学基础2.2反应速率方程影响反应速率的因素主要有温度、浓度、压力、溶剂、催化剂，定量描述反应速率与温度及浓度的关系式叫做速率方程或动力学方程，即（２.１１）对于基元反应：根据质量作用定律得：（２.１２）对于非基元反应，则要将反应分解成基元反应来研究：分解成基元步骤如下：速率控制步骤：所有反应步骤中速率最慢的一步。
非速率控制步骤：达到平衡或等于速率控制步骤的反应速率该反应的反应速率（反应2.14为速率控制步骤）：（２.１７）对于非速率控制步骤（2.13）而言，根据平衡关系得到如下的关系式：或然而也存在这样的非基元反应，其速率方程符合质量作用定律的情况，如下面的这个反应：2NO+O2→2NO2假设机理如下：NO+NO→2(NO)所以有：反应速率化简得：仍对上述反应，假设机理如下：按照非基元反应的速率的推导反应速率如下：反应速率化简得：注意：由机理可以推导出方程，而由方程推到的机理却不是唯一的。
幂函数型的速率方程：对于可逆反应而言，如对下面这个反应有：平衡时：则有，设A、B及R均为理想气体，当反应达到平衡时，由热力学可知，ν：化学计量数，表示速率控制步骤出现的次数如在下面的反应中，其值为2速率控制步骤下面我们以例题2.2为例来了解速率方程的推导过程：例2.2等温下进行醋酸（A）和丁醇（B）的酯化反应：醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和1.16kmol／m3。
测得不同时间下醋酸转化量如下：试求该反应的速率方程。
解：由于题给的数据均为醋酸转化率低的数据，且丁醇又大量过剩，可以忽略逆反应的影响。
同时可以不考虑丁醇浓度对反映速率的影响。
所以，设正反应的速率方程为：根据题给数据，由醋酸的初始浓度减醋酸转化量得到c A值，列于表2.2-1。
然后用多项式回归c-t关系，结果为c=0.0005t2-0.0132t+0.2313，(R2=0.9978)再根据c~t关系求出（结果见表2.2-1）最后，用非线性最小二乘法拟合中的;目标函数结果为表2.2-1原始数据及计算结果t（h）012345678c A（mol·m-3）0.23320.21680.20590.19660.18790.17920.17230.16490.1592r实验0.01320.01220.01120.01020.00920.00820.00720.00620.0052。
反应工程课后习题参考答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 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2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气：%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程课后详细答案
第二章均相反应动力学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。
3、在间歇反应器中有一级液相可逆反应，初始反应时C A0=0.5mol/L，C P0=0反应8min后，A的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。
解：根据一级可逆反应积分式5、恒温恒容的气相反应A →3P，其动力学方程为，在反应过程中系统总压p t及组分A的分压均为变量，试推导的表达式。
解：8、纯气相组分A在一等温等容间歇反应器中按计量式进行反应，实验测得如下数据，时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020分压p A/MPa用积分法求此反应的动力学方程式。
解：由于当时，常数，因此假设为一级可逆反应。
第三章均相反应过程1、液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要12min，若此反应移到同温度下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？解：3、液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示：C A/mol/L 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0（2）5、丙烷裂解为乙烯的反应可表示为C3H8→C2H4+CH4（忽略副反应）在772℃等温反应时，动力学方程为-，其中k=0.4h-1。
若系统保持恒压p=0.1MPa,ν=0.8m3/h(772℃，0.1MPa)，求当x A=0.5时，所需平推流反应器的体积大小。
解：恒压变0容反应8、一级反应A→P，在一体积为VP的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：PPT课件答案1、在间歇反应器中进行液相反应A+B→P，C A0=0.307mol/L，测得二级反应速率常数k=61.5×10-2L/（mol·h）,计算当C B0/C AO=1和5时，转化率分别为0.5,0.9,0.99所需要的反应时间，并对计算结果加以讨论。
对吴元欣版反应工程的回答.doc
对吴元欣版反应工程的回答第一章实施例和问题解决实施例1在裂化器中每100千克乙烷(纯度100%)被裂化以生产45.8千克乙烯，乙烷的单向转化率为59%，在裂化气体被分离后，获得的产物气体包含4.1千克乙烷，并且剩余的未反应的乙烷被返回到裂化器。
测定了乙烯的选择性、收率、总收率和乙烷的总转化率。
解决方案:单程转化率和单程收率可根据b点的混合气体计算得出，而全程转化率和全程收率可根据a点的新鲜气体计算得出。
新鲜原料通过反应器一次的转化率和一次的转化率(根据反应器入口)；新鲜原料进入反应系统直至离开系统时达到的转化率，以及整个过程中的转化率(基于新鲜原料)。
现在，计算B点，在B点进入裂解器的乙烷为100千克。
因为乙烷的单程转化率为59%，所以在裂化器中反应的粗乙烷的量是在点E的乙烷的循环量，在点A补充的新鲜乙烷的量是乙烯的选择性、乙烯的单程产率、乙烯的总产率(摩尔产率)、乙烯的总质量产率、乙烷的总转化率。
实施例2使用铜、锌和铝催化剂由一氧化碳和氢气工业合成甲醇具有以下主要副反应: 由于化学平衡的限制，一氧化碳在反应过程中不能完全转化为甲醇。
为了提高原料的利用率，生产中采用循环操作，即反应后的气体冷却，可冷凝组分分离成液体，即粗甲醇，氢气和一氧化碳等不可冷凝组分部分放空，大部分通过循环压缩机压缩后与原料气混合返回合成塔。
以下是生产流程的示意图。
原料气和冷凝分离气中各组分的摩尔分数如下:原料气冷凝分离后粗甲醇中各组分的质量分数分别为CH3OH 89.15%、(CH3)2O 3.55%、C4H9OH 1.1%、H2O 6.2%。
在操作压力和温度下，其余组分是不可冷凝的组分，但在冷却和冷凝过程中，它们可以部分溶解在粗甲醇中。
对于1千克粗甲醇，溶解量为9.82克CO2、9.38克一氧化碳、2.14克H2、2.14克CH4和5.38克N2。
如果循环气与原料气的比率为7.2(摩尔比)，请尝试计算:(1)一氧化碳的单向转化率和全程转化率；(2)甲醇单程收率和全程收率。
吴元欣版反应工程答案
第一章 例题与习题解答例1每100 kg 乙烷（纯度100%）在裂解器中裂解，产生45.8 kg 乙烯，乙烷的单程转化率为59%，裂解气经分离后，所得到的产物气体中含有4.1kg 乙烷，其余未反应的乙烷返回裂解器。
求乙烯的选择性、收率、总收率和乙烷的总转化率。
解：以B 点的混合气体为计算基准进行计算即得到单程转化率和单程收率，而以对A 点的新鲜气体为计算基准进行计算得到全程转化率和全程收率。
新鲜原料通过反应器一次所达到的转化率，单程转化率（反应器进口为基准）；新鲜原料进入反应系统起到离开系统止所达到的转化率，全程转化率（新鲜原料为基准）。
现对B 点进行计算，设B 点进入裂解器的乙烷为100 kg 。
新鲜乙烷产品由于乙烷的单程转化率为59%，则在裂解器中反应掉的原料乙烷量为1000.5959H kg =⨯=E 点乙烷的循环量100 4.110059 4.136.9Q H kg =--=--=A 点补充的新鲜乙烷量为10010036.963.1F Q kg =-=-=乙烯的选择性为45.8/2845.8/28100%100%83.172%/3059/30S H =⨯=⨯=乙烯的单程收率45.8/28100%49.07%100/30y =⨯=乙烯的总收率（摩尔收率）45.8/2845.8/28100%100%77.77%/3063.1/30Y F =⨯=⨯= 乙烯的总质量收率'45.845.8100%100%72.58%63.1Y F =⨯=⨯= 乙烷的总转化率 %.%.%59310016359100＝＝＝⨯⨯F H X例2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：OH CH H CO 322⇔+））（O H O CH H CO 223242+⇔+ O H CH H CO 2423+⇔+O H OH H C H CO 2942384+⇔+222H CO O H CO +⇔+由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇。
反应工程课后答案
第二章 均相反应动力学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。
2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x xc kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程3、 在间歇反应器中有一级液相可逆反应P A ⇔，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。
解：p A AC k C k dtdC 21-=-21002122)1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即根据一级可逆反应积分式1212121min 08664.082ln 3132ln 18ln1-==+∴+=-+=k k k k x x x k k t AAe Ae 1211m in 02888.0m in 05776.0--==∴k kP A p A AC C C k C k dtdC 02888.005776.021-=-=-5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。
解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯气相组分A 在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔进行反应，实验测得如下数据，时间/min 0 2468 10 12 14∝分压p A /MPa0.10.08 0.0625 0.051 0.0420.0360.0320.028 0.020用积分法求此反应的动力学方程式。
反应工程课后答案解析
第二章 均相反应动力学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。
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3、 在间歇反应器中有一级液相可逆反应P A ⇔，初始反应时C A0=L ，C P0=0反应8min后，A 的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。
解：p A AC k C k dtdC 21-=-21002122)1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即根据一级可逆反应积分式1212121min 08664.082ln 3132ln 18ln1-==+∴+=-+=k k k k x x x k k t AAe Ae 1211m in 02888.0m in 05776.0--==∴k kP A p A AC C C k C k dtdC 02888.005776.021-=-=-5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。
解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯气相组分A 在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔进行反应，实验测得如下数据，时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝ 分压p A /MPa用积分法求此反应的动力学方程式。
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第一章例题与习题解答例1每100 kg 乙烷（纯度100% ）在裂解器中裂解，产生45.8 kg 乙烯，乙烷的单程转化率为59% ，裂解气经分离后，所得到的产物气体中含有 4.1kg 乙烷，其余未反应的乙烷返回裂解器。
求乙烯的选择性、收率、总收率和乙烷的总转化率。
解：以 B 点的混合气体为计算基准进行计算即得到单程转化率和单程收率，而以对A点的新鲜气体为计算基准进行计算得到全程转化率和全程收率。
；新鲜原新鲜原料通过反应器一次所达到的转化率，单程转化率（反应器进口为基准）。
料进入反应系统起到离开系统止所达到的转化率，全程转化率（新鲜原料为基准）100 kg B 点进入裂解器的乙烷为。
现对 B 点进行计算，设循环E●分离器产品裂解器●●新鲜乙烷AB由于乙烷的单程转化率为59% ，则在裂解器中反应掉的原料乙烷量为H 100 0.59 59kgE 点乙烷的循环量Q 100 H4.1 100 59 4.1 36.9kgA 点补充的新鲜乙烷量为100 Q 100 36.9 63.1kgF乙烯的选择性为45.8/ 28 45.8/ 28 100% 83.172% 100% SH / 30 59 / 30乙烯的单程收率45.8/ 28 100% y49.07%30100 /乙烯的总收率（摩尔收率）45.8 / 28 45.8 / 28 100% 100% 77.77%Y63.1/ 30F / 30乙烯的总质量收率45.8 45.8 'Y100% 72.58%100%F63.1H 59 X＝100%＝乙烷的总转化率100%＝93.5%63.1 F例2精品资料工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：2H CH OHCO32）HCO O CH 2（4 H O）2232 CH CO 3H H O 2424CO 8H O 3 HCH OH294 2CO H COOH 222由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇。
为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组分分离为液体即为粗甲醇，不凝组分如氢及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机压缩后与原料气混合返回合成塔中。
下面是生产流程示意图。
合成冷凝分离原料气放空粗甲醇循环压缩原料气和冷凝分离后的气体中各组分的摩尔分数如下组成原料气冷凝分离后气体CO15.4926.8269.78H 68.250.82CO 1.4623.62CH 0.55410.29N 2.922粗甲醇中各组分的质量分数分别为（CH ）O 3.55% 、C H OH 1.1% 、、89.15% CH OH 9243 3H O 6.2% 。
在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷却冷凝中可部分溶解于2精品资料粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 9.82g 、CO 9.38g 、H2.14g 、CH 2.14g 、 4 2 2N 5.38g 。
若循环气与原料气之比为7.2 （摩尔比），试计算：2）一氧化碳的单程转化率和全程转化率；）（1）甲醇的单程收率和全程收率。
2）（解：（1 ）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，根据已知条件，计算进料原料气组成如下：y 摩尔质量组分(mol%)F(kmol/h)质量分率x % 质量流量kg/hi0i0i0CO 2826.82 26.8272.05 760.96136.5 H68.2513.1268.25 21.46CO 4464.24 1.46 6.164 2CH 160.84438.8 0.550.55 4N 81.76 282.92 2.927.844 2总计1001001042.26100xM yM 10.42kg / yM kmol yM/ ，进料的平均摩尔质量其中。
i i i i i imi经冷凝分离后的气体组成，亦即放空气体的组成如下：组分总计NCO CH HCO 222 4摩尔质量M 282844216i y摩尔分率15.49 69.78 0.82 3.62 10.29 100i其中冷凝分离后气体平均分子量为'MyM9.554i i m又设放空气体流量为A kmol/h ，粗甲醇的流量为作衡算得：B kg/h 。
对整个系统的N 25.38B / 28 1000 0.1029A 2.92（）1精品资料100 9.554AB 10.42＝（2）对整个系统所有物料进行衡算得：联立（1）与（2）两个方程，解之得：A ＝26.91 kmol/h,B=785.2 kg/h反应后产物中CO 摩尔流量为9.38B / 28 1000 4.431kmol / hA ＝0.1549 F COCO 的全程转化率为故FF26.82 4.431 .%x 8348COCO ,0COF.8226CO ,0由已知循环气与新鲜气之摩尔比，可得反应器进口处的CO 摩尔流量为：＝100 7.2 100 0.2682 'F 138.4kmol / h0.15490 co ,的单程转化率为所以COFF26.82 4.431 16.18%CO 0 CO , x' CO F '138.40 CO ,产物粗甲醇中所溶解的CO ，CO 、H、CH 和N 总量D 为2242（982 .）14 76 236 91 5..38.B.3624 ＝002848 ＝22 ..Bkg / h ＝D1000粗甲醇中甲醇的量为/ M (785.2 0.02848 B) 0.8915 / 32 21.25kmol / h D) x(B 甲m所以，甲醇的全程收率为25 21. 7924＝100%.%＝y 总8226.甲醇的单程收率为21.25 ＝15.36% 100%＝y 单138.4精品资料第二章例题习题与解答例1在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用B106 催化剂进行试验，测得正反应活化能为9.629 ×104J/mol ，如果不考虑逆反应，在反应物料组成相同的情况下，试问反应温度为550 ℃时的速率比反应温度为400 ℃时的反应速率大多少倍？解：由题可知，反应条件除温度不同外，其它条件均同，而温度的影响表现在反应速率常数k上，故可利用反应速率常数之比来描述反应速率之比。
1 11 1) E / R() RTAEXP( E / kr) ( 96290 / 8.314e T e23 T500 550 550(倍)673 823550400krAEXP( )E / RT400400400例2下面是两个反应的T－X 关系图，图中AB 是平衡线，NP 是最佳温度曲线，AM 是等温线，HB 是等转化率线。
根据下面两图回答：NAAD DBBXXHHO FCR O CF REEPMMTT图1 图2（1））是可逆反应还是不可逆反应？（2））是放热反应还是吸热反应？精品资料（3））在等温线上，A 、D 、O、E 、M 点中，哪一点速率最大，哪一点速率最小？（4））、F 及在等转化率线上，、H、C、R OB 点中，哪一点速率最大，哪一点速率最小？（5 ）在C 、R 两点中，谁的速率大？）（6根据图中所给的十点，判断哪一点速率））最大？解：如下表所示。
图1图2（1）可逆反应）可逆反应（吸热反应2 ））放热反应（3）M 点速率最大，AA M 点速率最大，点速率最小点速）率最小（4）O 点速率最大，B 点速率最小H 点速率最大，B ）点速率最小（5）R 点速率大于C 点速率）C 点速率大于R 点速率需依据等速线的走向来判断H、M 点的点速率最M （6））大速率大小第三章例题习题与解答例1在一个恒容间歇反应器中进行下列液相反应：3R A B1.6c r.h) kmol/(m AR2 8.2cr2 AD3.h)kmol/(m A精品资料Drr式中分别表示产物R 和D 的生成速率。
反应用的原料为A 和B 的混合物，其中、AD R3，试计算：2kmol/m 的浓度为精品资料（1））A 的转化率达到95% 时所需要的反应时间。
（2）的转化率为95% 时，R的收率是多少?AD 的收率达70% ，能否办到若反应温度不变，要求?）（3改用全混流反应器操作，反应温度与原料组成均不变，保持空时与①情况的反应）（4A 的转化率能否达到时间相同，95%?A R的收率是95% 在全混反应器操作时，，其它条件不变，的转化率如仍要达到）（5多少?解：（1 ）反应物A 的消耗速率应为两反应速率之和，即2 1.6c (1 10.25c 2r1.6c 16.4c)rrAADARAA反应速率：可写出此条件下Adc－A1.6c(1 10.25c) A A dt分离变量，积分可得：1 x )(1 cA25 10.A110.25c A0 )dc 11 6 t.ln[ln() x]( AA c2510c.11AAc 1A01025c .0A代入相关数值，可得：t 0.6463/1.6 0.4038h注意：体系中物质浓度影响不同反应的反应速率时，是同时作用的；多个反应存在时，关键反应组分的反应速率是几个反应分支的反应速率叠加。
精品资料）2（dC dC 1.6C dC1R ) /( ( AAR 2)S1 10.25Cdt dt RdC 16.4C 1.6C A AAA2(1 0.10.95))xC C (1 A AA 0C0.1A dC SC A dC 3= 0.2305kmol/mRRA1 10.25C C A2A03）（32.8 (1 x ) 8.2C 2 A A S D34.4 32.8 1.6 16.4C x AAx 0.95A f) x 32.8(1 A dx YS0.8348 dx> 0.7AD DA 34.4 32.8 x A0表明 D 的收率能达到70% 。
（4）t 0.4038h，则有：对全混流反应器，若CC AA 0 0.4038 =2 16.4C1.6C AAC 得，= 0.4433ACC x 则，A A00.7784 < 0.95A C 0A说明该条件下转化率达不到95% 。
（5）x对全混流反应器，若0.95 ，则R 的收率为:Ax0.95x Af0.4 6 9 YS1 AffR0.95)2(1 10.25 1 )(1 10.25C x1 Af 0 A精品资料思考：针对（3 ）、（4 ）改成平推流反应器时，其结果又如何？例2在等温间歇釜式反应器中进行下列液相反应 3 2ckmol / (mh)rP, A BAp2 32 A Q, r 0.5c kmol / ( mh) AQ3m2kmol/ B 的浓度等于反应开始时A 和3h 时A 的，目的产物为P，试计算反应时间为转化率和P 的收率。