反应工程作业答案
(完整版)化学反应工程课后习题答案.
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
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XA，甲醛的收率为YP，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nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
反应工程题库(答案自己做的,仅供参考)
低）。若为二级不可逆反应，CAG增加，则内扩散有效因子 C （A． 增大 B.不变 C．降低）。 5．已知一闭式反应器的，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型 参数N为（ B ）。 A． 4.5 B. 5.6 C．3.5 D．4.0 6. 由示踪法测得一反应器的停留时间分布密度函数E(t)=min-1，可判别 该反应器的流型为( B ) A．平推流 B．全混流 C．轴向分散 D．多级混合 7. 在气固催化反应动力学研究中，为了消除内扩散阻力，一般采用( D )方法。 A．增大器内流速 B．改变反应器流型 C．改变反应器结构 D．减 小催化剂粒径 8．下图中阴影面积表示为( C )
明( C ) A．al>a2 B．al<a2 C．活化能E1<E2 D．活化能El>E2 21．等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 若保持相同的转化率xA，调节反应温度使k2/kl降低，则P的最大得率 将 (A ) A．增大 B．减小 C．不变 D．先增后减 22．一个全混流反应器，其有效容积v1=1m3，进行一级不可逆反应， 达60％转化率，进料量为Q0l，今改用两只有效容积均为0.5m3的全混流 反应器串联操作进行同上反应，反应温度相同，转化率要求不变，则进 料量Q02将(A ) A．大于Q0l B.小于0.5Q0l C．等于Q0l D．等于0.5Q0l 23．有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆 反应A→P，若大釜在先，小釜在后，出口转化率为xA1，小釜在先、大 釜在后，则出口转化率为xA2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反 应温度均相同，比较xA1和xA2的相对大小为( B ) A．xA1>xA2 B．xA1<xA2 C．xA1=xA2 D．不确定 24．等温零级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个1m3的平推流反应器，转化率xA1 (2)两个0.5m3的平推流反应器并联，进料流量平均分配，转化率xA2 (3)两个0.5m3的全混流反应器串联，转化率xA3 上述三种情况进料总流速，进料浓度和反应温度相同xA1、xA2，和 xA3比较为( C ) A．xA1>xA2>xA3 B．xA1=xA2>xA3 C．xA1=xA2=xA3 D。 xA1>xA3>xA2 25．等温液相反应：A →R rR＝k1CA R为目的产物 2R→D rD=k2CR2； 现有如下四种方案可供选择 (1)平推流反应器高转化率 (2)平推流反 应器低转化率 (3)全混流反应器低转化率 (4)两个等容积全混流反应器串联，高转化 率。 从提高R的选择性着眼，适宜选择( ) A．(1) B．(2) C．(3) D．(4) 26．已知一反应器用轴向分散模型描述，其Pe>100，可判别该反应器返 混程度( B )
化学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：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），当进入反应器的总原料量为100mol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 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 mol所以，反应器出口气体组成为：1. 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：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原料气Bkg/h 粗甲醇Akmol/h100kmol 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 22.9210.29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。
化学反应工程作业答案
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 x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B 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。
化学反应工程课后习题解答全解
min)
3-5 在等温全混流釜式反应器中进行下列液相反应：
A + B → P（目的）rP = 2cA [kmol/(m3.h)
2A → R
rR= 0.5cA [kmol/(m3.h)
cA0 = cB0 = 2kmol/m3.
试计算反应2h时A的转化率和产品P的收率。
解：A组分的总消耗速率
(-rA )= rP + 2rR = 2cA + cA = 3cA 将其代入CSTR设计方程
pA 1000 800 666.75 446.75 306.8 206.8 -dpA/dt 82.305 66.844 53.581 33.647 22.503 20.149
（4）对
rA
dpA dt
~
pA
分别取自然对数，得到数据如下表
pA 1000 800 666.75 446.75 306.8 206.8 -dpA/dt 82.305 66.844 53.581 33.647 22.503 20.149
nH2O 17.8082 x 2 y
Y x x 0.692,即 nC0H3OH 27.3979
x 18.961
又nCH3OH
27.3979 x
y
n0 CH3OH
(1
xCH3OH
)
7.6714
y (27.397918.961 7.6714) 0.768
rA k1cAcB k2cRcS 7cAcB 3cRcS
7cB0 (1 xB )(cA0 cB0 xB ) 3(cB0 xB )2
只能指定B的转化率为75%，计算空间时间
VR cB0 xBf
李绍芬《反应工程》课后习题答案
李绍芬《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：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） （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），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 1.000 100.0A 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 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 mol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 39.391. 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，大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h100kmol 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。
化学反应工程第一阶段作业答案作
作业第1题对于反应级数n＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第2题分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第3题下列单位不属于反应速率的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第4题下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第5题下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P31第6题“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓一反是指_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第7题“三传一反”是化学反应工程的基础，不属于三传的是_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P2第8题比较下面四个活化能，当反应活化能为_______，反应温度降低10℃时，其速率常数变化最大？您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P14第9题下列不属于间歇反应器特点的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P23第10题下列不属于全混流反应器特点的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第11题下列反应其中，_______的返混程度最大。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第12题下列反应其中，_______的返混程度最小。
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。
化学反应工程作业解答
解
19.有如下化学反应
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4
解
非理想流动
1．有一有效容积VR=1m3，送入液体的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：
t/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
c/kg·m-3
0
3
6
5
4
3
2
1
0
求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)， ，
解
示踪法求停留时间分布规律
t/min
本题若用PFR及CSTR模型计算时，物料出口中A组分的转化率是多少?
解
1凝集流模型：
时间t/min
c/kg·m-3
F(t)
0
0
0
0
0
0
10
3
0.125
0.5
0.125
0.0625
20
6
0.375
0.667
0.25
0.16675
30
5
0.5833
0.75
0.2083
0.156225
40
4
0.75
0.8
40
50
60
70
80
cA/kg·m-3
0
化学反应工程答案
X2=0.7
图2-8b CSTR与PFR的两种不同串联形式
(a) CSTR PFR :
CSTR
VCSTR v0
FA0 X1 v0 rA
CA0 rA
1
X1
50
0.3
15 min
VCSTR 15v0
PFR
VPFR v0
FA0 v0
HW-1
1-11 在一个连续流动的等温反应器中进行以下反应
AB 计算当进料的摩尔流率为5mol/h，反应速率分别为:
(1) rA k， k 0.05 mol/(h L)时(答案： V 99L) (2) rA kCA， k 0.0001s1时 (3) rA kCA2， k 3 L/(mol h)时(答案： VCSTR 66000L)
V
X
v02dX FA0k (1 X )2
v02 FA0k
(1 1 X
1)
102 (L/h)2
( 1 1)
5mol/h 3L/(mol h) 1 0.99
660L
112
在一个20L的恒体积间歇反应器中进行等温气相反应
A BC
组分A的投料量为20mol， 反应器完全混合。
0.06
0.02 0.02 0.02
0.08 0.11
应
V/FA0 (L.min/mol)
0
0.012 0.008 0.01 0.012 0.064 0.099
， 非
VCSTR (L)
0
3.6
2.4
3
3.6
19.2
29.7
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_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_ 。
（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 ==。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪个不是化学反应工程研究的范畴？A. 反应器设计B. 反应动力学C. 反应过程控制D. 有机化学合成2. 反应器中，催化剂的作用是什么？A. 提高反应速率B. 改变反应平衡C. 降低反应温度D. 增加产物产量3. 在工业生产中，连续搅拌槽式反应器（CSTR）与间歇搅拌槽式反应器（BSTR）相比，以下哪个描述是正确的？A. CSTR的体积通常比BSTR大B. CSTR的物料停留时间是固定的C. BSTR可以处理更复杂的反应体系D. CSTR的操作成本通常低于BSTR4. 以下哪种反应器类型适用于快速反应？A. 填充床反应器B. 管式反应器C. 流化床反应器D. 脉冲反应器5. 反应动力学中的“零级反应”指的是什么？A. 反应速率与反应物浓度无关B. 反应速率与反应物浓度成正比C. 反应速率与反应物浓度成反比D. 反应速率与反应物浓度的平方成正比二、简答题（每题10分，共30分）6. 简述反应器设计中的主要考虑因素。
7. 描述连续搅拌槽式反应器（CSTR）与间歇搅拌槽式反应器（BSTR）的主要区别。
8. 解释什么是反应器的停留时间分布（RTD）。
三、计算题（每题15分，共30分）9. 假设一个零级反应A → B，反应速率常数k=0.1 min^-1。
如果初始时刻[A]0=1 mol/L，求5分钟后[A]的浓度。
10. 给定一个反应A + B → C，反应速率表达式为r = k[A][B]，其中k=0.05 L/mol·min。
初始时刻[A]0=1 mol/L，[B]0=2 mol/L。
如果反应在CSTR中进行，且反应器体积V=10 L，进料流速F_in=1 L/min，求稳态时[A]和[B]的浓度。
四、论述题（每题30分，共30分）11. 论述在实际工业生产中，如何根据反应特性选择合适的反应器类型。
答案一、选择题1. D（有机化学合成）2. A（提高反应速率）3. D（CSTR的操作成本通常低于BSTR）4. D（脉冲反应器）5. A（反应速率与反应物浓度无关）二、简答题6. 反应器设计中的主要考虑因素包括：反应类型、反应速率、反应物和产物的性质、操作条件（如温度、压力）、安全性、成本效益、环境影响等。
化学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：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） （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 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 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：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。
反应工程整理版答案(含简答答案)
计算题部分2.3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 CO CO r k y y kmol kg 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 。
如催化剂的比表面积为30m 2/g ，堆密度为1.13g/cm 3，试计算：（1） （1） 以反应体积为基准的速率常数k V 。
（2） （2） 以反应相界面积为基准的速率常数k g 。
（3） （3） 以分压表示反应物系组成时的速率常数k g 。
（4） （4） 以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数k C 。
解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位换算成m 2/m 3。
33230.450.45330.45(1) 1.13100.053560.46/.6(2) 1.7810/.301011(3)()()0.05350.15080.1013..()8.3110700(4)()(0.05350.333(0.1）ρρρρ-==⨯⨯=-===⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯==⨯=v b w bbg w w vb n p w nc w k k kmol m h k k k kmol m h a kmol k k P kg h MPa m RT k k P km 0.45)().kmol ol kg h3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：223222+→++CH ClCH OH NaHCO CH OHCH OH NaCl CO以生产乙二醇，产量为20㎏/h ，使用15%（重量）的NaHCO 3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h ，要求转化率达到95%。
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。
《化学反应工程》试题及参考答案
《化学反应工程》习题答案一、单选题1、下列属于均相反应的是（ B ）A 煤炭燃烧B 氢气燃烧C 离子交换D 加氢裂解2、一级连串反应AS K 1K 2P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C （B ） A 122)(210K K K A K K C − B 22/1120]1)/[(+K K C A C 122)(120K K K A K K C − D 22/1210]1)/[(+K K C A3、反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( A )A 反应(1)对A 的反应级数大于反应(2)B 反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2)C 反应(1)的活化能小于反应(2)D 反应(1)的反应速率常数大于反应(2)4、四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 2θσ为( B )A 10B 025C 050D 05、全混流反应器的返混为（ B ）A 最小B 最大C 零D 一样大6、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=−，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为（ A ）A ≈0B =1C →3D ≈17、对一平行—连串反应R A QP A → → → )3()2()1( ，P 为目的产物，若活化能次序为：E2<E1<E3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B ）。
A ．先高后低B 先低后高C ．高温操作D ．低温操作8、对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为( B )反应器A 全混流B 平推流C 全混流或平推流D 全混流串平推流 9、CH 2 = CH CH = CH 2(A) + CH 2 = CH COOCH 3(B)COOCH 3(C)该反应在全混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为05 m3/h ，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为=0A C 965 mol/m3，=0B C 184 mol/m3，催化剂的浓度为=D C 663 mol/m3。
(参考资料)反应工程作业及答案汇总
图中的 5 个点都满足稳态操作的第一个条件 Qr Qg ，对于 A1 点，当温度受 到波动降低时，产热速率 Qg 和移热速率 Qr 都降低，但由于 Qg Qr ，反应物料被 加热，物料温度又回复到 A1 点；当温度受到波动升高时，产热速率 Qg 和移热速 率 Qr 都增加，但由于 Qr Qg ，反应物料被冷却，物料温度又回复到 A1 点，所以 A1 点是稳态操作点。
时间之比为
t
1 kcA0
1
xA xA
t99.9 t50
1
0.999 0.999
1
0.5 0.5
999
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
0 rA V
cA0
xA 0
dxA
kcA0 1
xA
1 k
ln
1
xA
特点：一次性加料，一次性出料，间歇操作，不存在返混
全混流反应器：对于全混流反应器，整个反应器对物料 A 做物料衡算。
进入反应器中的物料 A 的量（ FA0 v0cA0 ）=排出反应器物料 A 的量（ FA ）+反 应消耗掉的物料 A 的量（ rAV ）+反应器中物料 A 的积累量（0）
解：间歇反应器，对整个反应器进行物料衡算，对于物料 A，由于反应期间没有 物料加入反应器或从反应器中取出物料，故可以写出微元时间 dt 的物料衡算式。
单位时间进入反应器中的物料 A 的量（0）=单位时间排出反应器物料 A 的量（0）
+单位时间反应消耗掉的物料 A 的量（ rAV ）+单位时间反应器中物料 A 的积累 量（ dnA ）
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1.2解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h，则根据已知条件，计算进料原料气组成以质量分率表示如下：组分摩尔质量y i0(mol%) F i0(kmol/h) 质量分率x i0%CO 28 26.82 26.82 72.05H2 2 68.25 68.25 13.1CO2 44 1.46 1.46 6.164CH4 16 0.55 0.55 0.8443N2 28 2.92 2.92 7.844总计100 100 100其中x i=y i M i/∑y i M i。
进料的平均摩尔质量M m=∑y i M i=10.42kg/kmol。
经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：组分摩尔质量摩尔分率y iCO 28 15.49H2 2 69.78CO2 44 0.82CH4 16 3.62N2 28 10.29总计100其中冷凝分离后气体平均分子量为M’m=∑y i M i=9.554又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。
对整个系统的N2作衡算得：5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)对整个系统就所有物料作衡算得：100×10.42=B+9.554A (B)联立（A ）、（B ）两个方程，解之得A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO 摩尔流量为F CO =0.1549A+9.38B/(28×1000) 将求得的A 、B 值代入得F CO =4.431 kmol/h 故CO 的全程转化率为CO,0CO CO CO,0F F 26.82 4.435X 83.48%F 26.82--===由已知循环气与新鲜气之摩尔比，可得反应器出口处的CO 摩尔流量为F ’CO,0=100×0.2682+7.2×100×0.1549=138.4 kmol/h 所以CO 的单程转化率为CO,0CO 'CO CO,0F F 26.82 4.435X 16.18%F 138.4--===产物粗甲醇所溶解的CO 2、CO 、H 2、CH 4和N 2总量D 为(9.829.38 1.76 2.14 5.38)B D 0.02848Bkmol /h1000++++==粗甲醇中甲醇的量为(B-D)X 甲/M m =(785.2-0.02848B) ×0.8915/32=21.25 kmol/h 所以，甲醇的全程收率为Y 总=21.25/26.82=79.24% 甲醇的单程收率为Y 单=21.25/138.4=15.36%2.1 解：利用反应时间与组分A 的浓度变化数据，作出C A ～t 的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。
切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由（2.6）式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dCA r mol l hAdt2.6 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。
2.9 解：反应物A 的消耗速率应为两反应速率之和，即22 1.616.4 1.6(110.25)=+=+=+A R D A A A A R r r C C C C 利用（2.6）式1.6(110.25)-=+A A A dCC C dt积分之0001(1)10.2510.2511.6()ln(1)ln 10.2511110.250.6463/1.60.4038⎡⎤-+⎢⎥=--=--+⎰⎢⎥++⎢⎥⎣⎦==A A AC A A A C A A A X C t dC X C C C t h3.1解：（1）00222000001()(1)110.95169.6min(2.83)5.60.0210.95===⨯---=⨯=⨯-⎰⎰Af Af X X AA A A A A A A A A AdX dX X t C C R k C X kC X h(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h 。
3.2解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h每小时需氯乙醇：0.326680.591.11/0.9530%⨯=⨯kg h每小时需碳酸氢钠：0.326684190.2/0.9515%⨯=⨯kg h原料体积流量：091.11190.2275.8/1.02+==Q l h氯乙醇初始浓度：00.32661000 1.231/0.95275.8⨯==⨯A C mol l反应时间：02000110.952.968(1) 5.2 1.23110.95===⨯=-⨯-⎰⎰AfAf X X A A A A B A A dX dX t C h kC C kC X 反应体积：0(')275.8(2.9680.5)956.5=+=⨯+=r V Q t t l（2） （2） 反应器的实际体积：956.512750.75===r V V lf3.4解：(1)[]00000.04(4000)()()32332339.014.102⨯---∆=+-=+=+A r A A A AF C H T T X X X X C0000014220()91.32110001.110exp()(1)32339.01==-==⨯--+⎰⎰⎰Af Af X X AA A A A A BAA A AA dX dX t C C R kC C dX C hC X X（由数值积分得出）32339.010.85356.2=+⨯=T K(2)若A 全部转化为R,即X A =1.0,则由上面的积分式知，t →∝,这显然是不可能的。
4.1解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程，原料甲苯与氢的摩尔比等于1，即：00=T H C C ，则有：0(1)==-T H T T C C C X示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢，其中：53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s 所以，所需反应器体积为：00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰T T X X T Tr T T T H TT T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以，反应器的长度为：23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.13解：对一级连串反应可得如下关系是：21/211(1)(1)1/⎡⎤=---⎣⎦-k k P A A Y X X k k (A)若求最高收率，即令： /0∂∂=P A Y X ，可得到：21111/10.1/0.3210.1()1(/)1()0.80760.3--=-=-=k k A m X k k将(X A )m 代入（A ）式得最高收率：0.1/0.3max 1()(10.8076)(10.8076)57.84%10.1/0.3⎡⎤=---=⎣⎦-P YP 的总选择性：max 0()0.578471.62()0.8076===P A m Y S X达到最大收率时的反应体积为：()30001031ln 0.275(1)600.3010.8076===-⨯-⎰A m X A r A A A dX V Q C m k C X4.14解：（1）设A 为关键组分，目的产物P 的瞬时选择性为：0.30.30.5 1.30.51()1-===-++APP A B P A A B A B A B r C C S R C C C C C C νναα(2)若1=a ，求下列情况下的总选择性。
（a ）活塞流反应器,因为C A0=C B0,其化学计量系数相同，所以C A =C B ，则有0.511=+P A S C ，因此 0100.51011()0.3261011=-==--+⎰⎰A AfC AOPP A C A AfAdC S S dC C C C(b)连续釜式反应器0.5110.512====+OP Pj A S S C(c)PFR,且B 侧线分段进料，器内B 的浓度均等于1kmol/m 3,则0.511-=+P AS C 190.5110.7321911-===-+⎰AOP AdC S C4.19解：（1）两个反应器串联操作如图示：总反应体积为：111200000()()()=+=+=---⎰⎰⎰A Af Af A X X X A A Ar r r A A A X A AA dX dX dX V V V F F F R R R 将有关数据代入即得：0.0822.4/601198.17%-⨯-=-=-=Afk X e e τ（2）结果同（1）。
（3）第一个反应器，3010.8/min =Q m ， 0.080.8/60110.9975-=-=A X e而第二个反应器，3021.6/min =Q m ， 0.081.6/60210.9502-=-=A X e两个反应器出口混合后：120.99750.95020.966033=⨯+⨯=A X（4）用一个反应体积为2m 3代替，其结果同（1）。
（5）当C A0提高到4kmool/m 3时，由1-=-Af k X e τ可知，转化率与C A0无关，所以，上列各种情况计算结果不变，而对苯酚产量：（以摩尔流量表示）000==A A A A F F X Q C X说明苯酚产量与C A0成正比，即产量增加。
（6）从上列各种计算结果比较看出：（a ）几个PFR 串联与用一个大的PFR ，只要保持二者的总体积相同，其效果是一样的。
（b ）在并联时，只要保持101202//=r r V Q V Q ，其结果也是相同的。
但101202//≠r r V Q V Q 时，其总转化率是下降的。
（c ）对一级反应最终转化率与C A0无关，但目的产物的产量与C A0成正比关系。
5.1解：（1）因是活塞流反应器，故符合理想活塞流模型的停留时间分布，由（5.33-5.36）式可得：(a)F(1)=1.0(b)E(1)=∝(c)F(0.8)=0(d)E(0.8)=0(e)E(1.2)=0 （1） （2） 因是全混流反应器，故符合理想全混流模型的停留时间分布，由（5.33-5.36）式可得：（a ）F(1)=1-e -1=0.6321 (b)E(1)=e -1=0.3679 (c)F(0.8)=1- e -0.8=0.5507 (d)E(0.8)= e -0.8=0.4493 (e)=E(1.2)=0.3012 （2） （3） 因是一个非理想流动反应器，故可得： （a ）F(∞)=1 (b)F(0)=0 (c)E(∞)=0 (d)E(0)>1 (e)0∞⎰()E d θϑ=1(f) 0∞⎰()E d θθϑ=15.3解：（1）由式（5.17）计算出反应器的停留时间分布，即： F(t)=C(t)/ C(∝)=C(t)/7.7 所得数据见下表所示：t,s 0 15 25 35 45 55 65 75 95 100F(t )0 0.06490.12990.25970.51950.71430.84420.90911.001.00将上述数据作图即为反应器停留时间分布。