化学反应工程 3.5 循环反应器[精]
化学反应工程 第三章习题答案
3-1 在反应体积为31m 的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生成丙二醇32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为0.981-h，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/3m ，环氧丙烷的最终转化率为90%。
若辅助时间为0.65h ，一天24h 连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？ 解 32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H( A ) ( B ) 一级反应h x k C C k t Af Af A 35.29.011ln 98.0111ln 1ln 10=-=-==h m h m t t V v /31)65.035.2(13300=+=+=丙二醇日产量=Af A x C v 0024=天/12.159.01.23124kmol =⨯⨯⨯kmol k /g 76M B=丙二醇日产量天/kg 2.111492.11576Q =⨯= 3-2一个含有A 和B 液体)/0.04molc /10.0c (B00L L mol A ==、 以体积流量2L/min 流入容积V R =10L 的全混流反应器，物料在最佳的条件下进行反应A →2B+C 。
已知由反应器流出的物料中含有A 、B 和C ，L mol c Af /04.0=。
试求：在反应器内条件下，A 、B 和C 的反应速率？解 空时min 5min/2100===L Lv V R τmin5/)04.01.0(00L mol C C r r C C AfA Af AfAfA -=-==-ττmin /012.0∙=L molmin)/(024.02∙==L mol r r Af Bfmin)/(012.0∙==L mol r r Af Cf3-3 一个液相反应： A+B →R+S其中，min)/(71∙=mol L k ，min)/(32∙=mol L k 。
(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
化学反应工程复习资料
化学反应工程复习资料一.填空1.理想反应器是指＿_＿＿＿__、_______.2。
全混流反应器的返混_______.平推流反应器的返混为＿__＿__＿。
3.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为＿＿__＿＿_、___＿___、＿_＿___＿。
4.平推流管式反应器t t =时,E(ｔ)=_＿__.;平推流管式反应器t t ≠时，E(ｔ)＝____＿。
；平推流管式反应器t t ≥时，F(t)＝___.;平推流管式反应器<时,F （t ）＝____.５.平推流管式反应器其E(θ）曲线的方差=2θσ＿__＿___。
；平推流管式反应器其E （t)曲线的方差=2t σ＿_____＿。
６。
全混流反应器t=0时E(t)=_______。
;全混流反应器其Ｅ（θ）曲线的方差=2θσ__＿＿___．;全混流反应器其E （t)曲线的方差=2t σ_＿＿＿___。
7.催化剂“三性”是指、和。
8.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作____＿__.９． 化学反应过程按操作方法分为___＿__＿、______＿、___＿__＿操作。
10． 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指＿＿__＿__、＿______、_＿____＿。
１１。
化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为,用逸度表示的速率常数,则=＿_＿___＿。
1２。
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＿＿_＿___。
１3. 一级连串反应AS P 在全混流釜式反应器中,则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、=opt τ______。
14. 一级连串反应AS P 在平推流反应器中,则目的产物Ｐ的最大浓度=max ,P C __＿__＿_、=opt t __＿___。
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.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。
参考答案:平推流2.工业反应过程优化的决策变量包括参考答案:操作方式_工艺条件_结构变量3.均相反应应该满足下述哪2个条件？参考答案:反应体系互溶_预混合过程很快4.对串联反应而言，存在一个最优反应温度使反应产物收率最大。
参考答案:错误5.化学反应工程的研究方法是经验放大方法参考答案:错误6.连续流动釜式反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器进口物料的浓度和温度。
参考答案:错误7.理想间歇反应器中搅拌越激烈，混合越均匀，则反应速率越快。
参考答案:错误8.化学反应的前提是参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相。
参考答案:错误9.产生返混的原因是参考答案:不均匀的速度分布_空间上的反向流动10.限制返混的措施包括参考答案:横向分割_纵向分割11.化学反应工程的研究对象是以化学实验室中进行的化学反应过程。
参考答案:错误12.化学反应工程优化的技术指标是参考答案:反应选择率_能耗_反应速率13.活化能E与反应的热效应相关，活化能大的反应其反应热也大。
参考答案:错误14.零级反应的重要特征是反应时间由残余浓度决定，与初始浓度关系不大。
参考答案:错误15.可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而增大。
参考答案:错误16.限制返混的措施是分割，主要是横向分割。
参考答案:正确17.理想管式反应器的径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。
参考答案:正确18.对自催化反应A+P®P+S而言，必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。
参考答案:错误19.小于1级的简单不可逆反应，反应转化率可以在有限时间里达到100%。
参考答案:正确20.空速1000（1/h)表示每小时能够处理的进口物料体积为反应器体积的1000倍。
化学反应工程第三章均相理想反应器
第三章均相理想反应器反应器的开发主要有两个任务：1．优化设计—反应器选型、定尺寸、确定操作条件。
2．优化操作—根据实际操作情况，修正反应器的数学模型参数，优化操作条件。
最根本任务—最高的经济和社会效益。
3．1 反应器设计基础3．1．1反应器中流体的流动与混合理想反应器的分类对理想反应器（ideal reactor），主要讨论三种类型：1．间歇反应器(Batch Reactor—BR);2．平推流反应器(Plug /Piston Flow Reactor—PFR)；3．全混流反应器(Continuously Stirred Tank Reactor—CSTR)。
返混(back mixing)—不同停留时间的粒子之间的混合;混合(mixing)—不同空间位置的粒子之间的混合。
注意：返混≠混合！平推流—物料以均一流速向前推进。
特点是粒子在反应器中的停留时间相同，不存在返混。
T、P、C i随轴向位置变（齐头并进无返混，变化随轴不随径）。
全混流（理想混合）—物料进入反应器后能够达到瞬间的完全混合。
特点是反应器内各处的T、P、C i相同，物性不随反应器的位置变，返混达到最大。
3．1．2 反应器设计的基础方程反应器的工艺设计包括两方面的内容：1．由给定生产任务和原料条件设计反应器；2．对已有的反应器进行较核，看达到质量要求时，产量是否能保证，或达到产量时，质量能否保证。
反应器设计的基础方程主要是：1．动力学方程；2．物料衡算方程；3．热量衡算方程；4．动量衡算方程。
一、物料衡算方程对反应器内选取的一个微元，在单位时间内，对物质A有：进入量=排出量+反应消耗量+积累量(3.1-1)用符号表示：F in F out F r F b即：F in=F out+F r+F b(3.1-2) 1．对间操作，反应过程无进料和出料，即：F in=F out=0则：-F r=F b(3.1-4) 反应量等于负积累量。
2．对连续稳定操作，积累量为零，即：F b=0则F in=F out+F r（3.1-6）二、热量衡算方程对反应器内选定的微元，单位时间内的热量变化有：随物料流－随物料流＋与边界交＋反应热=积累热量入的热量出的热量换的热量符号：Q in Q out Q u Q r Q b入为正放热为正即：Q in－Q out＋Q u＋Q r=Q b(3.1-8) 1．对于稳定操作的反应器，热的积累为零，即：Q b=0Q in－Q out＋Q u＋Q r=0(3.1-9) 2．对稳态操作的绝热反应器，Q u=Q b=0，即：Q in－Q out＋Q r=0(3.1-10) 反应热全部用来升高或降低物料的温度。
化学反应工程二,三章答案
化学反应⼯程⼆,三章答案第⼆章习题1.动⼒学⽅程的实验测定时，有采⽤循环反应器的，为什么?答：循环反应器⾏为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，⽽且反应器进出⼝浓度差⽐较⼤，对分析精度要求不很⾼。
2.为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在⾼温下操作，⽽可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选⽤何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升⾼⽽升⾼，⾼温下操作对⼆者都有利。
可逆放热反应的化学平衡随温度的升⾼向反应物⽅向移动，对达到⾼转化率不利。
对此类反应，可选⽤多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
3.⼀级反应A→P，在⼀体积为V P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V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，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：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-?)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000 exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=--=-=-- --===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2====-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进⾏反应S R B A 21+??←?→?+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加⼊反应器中，⼀种含2.8kmolA ·m -3，另⼀种含1.6kmolA ·m -3。
化学反应工程第三章
m 1c A0 c A 1 ln m x A 1 ln m 1 mc A m 1 m1 x A
m m xA ln m 1 m1 x A
cB 0 k t
3.3 反应温度
3.2 理想连续流动反应器(1)
一 平推流反应器
1.1. 平推流反应器的特点 流体在管内作平推流流动具有如下特征： (1) 在与流动方向呈垂直的截面上没有流速分布； (2) 而在流体流动的方向不存流体质点间的混合，即无返混现象； (3) 离开平推流反应器的所有流体质点均具有相同的平均停留时间， 而这个停留时间就等于反应时间。
k1 cQ k 2
cp
3.1.2 间歇反应器内复合反应的计算（4）
二 连串反应 等温间歇反应器进行一级不可逆连串反应
K1 K2 A P Q
dcA k1c A dt dc p k1c A k 2 cP dt
t 0, c A c A0 , cP 0, cQ 0, 积分第一式： c A c A0 e k1t 或 t 1 c A0 1 1 ln ln k1 c A k1 1 x A
B
A
O
D
E
t
间歇反应器最优化反应时间
3.1.3 间歇反应器优化操作（3）
（2） 以生产费用为目标
AT
at a0t0 a f VR cR
dcR ac at a t a 0 0 f R dt dA dcR cR 当 T ＝0， dt dt t a0t0 a f / a dAT 2 dt VR cR
产物P的浓度先增大，在降低，存在极大值。可对cp对时间求导， 得最优化时间
topt ln k1 / k 2 k1 k 2
循环反应器
Q C 1 X 1 Q C 1 X
0 A0
Af
0
A0
Ai
X Af
化学反应工程(Chemical
X Af
1+
西南科技大学
Reaction Engineering)
§4-4
循环反应器
∴
1 y Q
i
0
Vr
X Af
X Af
dX A A
Chapter Ⅳ 管 式 反 应 器
第四节 循环反应器
对于很多反应过程，如合成氨、合成甲醇
等过程，由于化学平衡的限制，单程转化率并 不高，为了提高原料的利用率，将出口（含有
大量的反应物）的物料进行循环。
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
西南科技大学
§4-4
循环反应器
1
时，XAi→XAf 全混流
25 时，即可认为反应器
达到了全混状态。
化学反应工程(Chemical
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图 4.6 循环反应器
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
西南科技大学
§4-4
循环反应器
Qr Q0
Qr Q0
那么
Vr
Q0
.
.
X Af
XA
dX A A
Q0
.
？ Q0 Q0 Q0 （1+）Q0
0 A0
X A1 ？ QC
[理学]化学反应工程第五版课后答案
![[理学]化学反应工程第五版课后答案](https://img.taocdn.com/s3/m/5058eec2f7ec4afe05a1df2e.png)
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。
中国石油大学成人教育《化学反应工程》在线考试复习题及参考答案
1《化学反应工程》课程综合复习资料一、单选题1．多级混合流模型和轴向分散模型是两种预测非理想流动对反应转化率影响的数学模型，关于这两种模型，下列观点正确的是（）。
A ．轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的情况B ．在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际C ．两者不能共用同一套示踪实验数据D ．两种模型可用同一套示踪实验数据2．对于反应A →R →S ，目的产物是R ，下述反应器中最适宜的是（）。
A ．平推流反应器B ．全混流反应器C ．两个串连在一起的等体积全混流反应器D ．平推流与全混流串联在一起的反应器3．反应器的类型不同，则（）也将有不同。
A ．反应动力学B ．传递特性C ．反应的相态D ．反应的可逆性4．乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个（）反应。
A ．慢速B ．可逆C ．自催化D ．不可逆5．全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件：A ．移热速率>放热速率B ．移热速率<放热速率C ．移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率D ．移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率6．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率 -r A1与第二釜的反应速率 -r A2之间的关系为（）。
两釜反应温度相同。
A ．-r A1 > -r A2B ．-r A1 = -r A2C ．-r A1 < -r A2D ．不能确定何者为大7．对于一级不可逆反应S R A 21kk −→−−→−，产物R 的最大浓度通常（）。
A ．只与速率常数的大小有关B ．只与反应温度有关C ．与A 的初始浓度和速率常数的大小有关D ．只与A 的初始浓度有关8．某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为（）级反应。
2A ．零级B ．一级C ．二级D ．不能确定9．某反应速率常数的单位为mol/(m 3.hr)，该反应为（）级反应。
《化学反应工程》课程教学大纲
《化学反应工程》课程教学大纲课程名称：化学反应工程课程类型：必修课，专业课总学时：54 讲课学时：54 实验学时：0学分：3.0适用对象：化学工程、化学工艺先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学一、课程性质、目的和任务课程性质：化学反应工程是以化学反应器原理为要紧线索，要紧研究化学反应过程需要解决的工程问题，是化工生产的龙头、关键和核心，是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科，其内容要紧涉及化学反应动力学、反应器中传递特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设计，具有高度综合性、广泛基础性和自身专门性。
课程目的与任务：一是培养学生将物理化学、传递过程、化学工艺、化工热力学、操纵工程等学科知识用之于化学反应工程学的综合能力；二是使学生把握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、开发新的反应技术和设备、解决反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力二、教学差不多要求通过本课程的教学，要使学生系统地把握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的阻碍规律，把握反应器设计、过程分析及最佳化方法。
四、课程的重点和难点绪论重点是化学反应工程的研究内容和方法。
第一章均相单一反应动力学和理想反应器重点：①化学反应动力学方程②理想反应器设计方程难点：动力学方称的建立；反应器设计运算第二章复合反应与反应器选型重点：复合反应动力学方程表达法；复合反应动力学特点分析；平推流反应器的串联和全混流反应器的串联。
难点：可逆反应吸热反应和放热反应动力学特点推导与分析；循环反应器设计方程的数学推导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFR 和CSTR反应器的优化设计运算第三章非理想流淌反应器重点：停留时刻分布的概率函数及特点值；停留时刻分布的实验测定；解决均相反应过程问题的近似法即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型的推导、结论及应用比较。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题1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?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
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?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。
基元反应符合质量作用定律。
基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。
基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。
一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。
非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。
非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。
3若将反应速率写成tc rd d AA -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。
4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。
5 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 (2)A+2B →C (3)2A+2B →CA+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。
专科《化学反应工程》_试卷_答案
专科《化学反应工程》一、（共75题,共150分）1. 全混流反应器中有( )个稳定的定常态操作点。
（2分）.标准答案：B2. 一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=( )。
（2分）A.B.C.D..标准答案：B3. 轴向分散模型的物料衡算方程在( )式边界条件下有解析解。
（2分）A.闭-闭B.开-闭C.闭-开D.开-开.标准答案：D4. 反应级数n=( )时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。
（2分）.标准答案：C5. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，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( )。
（2分）A.B.=1C.→3D..标准答案：A6. 等温液相反应为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用( )。
（2分）A.间歇釜式反应器，A和B一次性加入B.全混流反应器C.半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加D.半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加.标准答案：D7. 乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个( )反应。
（2分）A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆.标准答案：B 8. 催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数值的大小反映了表面反应速率与( )之比。
（2分）A.扩散速率B.外扩散速率C.内扩散速率D.实际反应速率.标准答案：C9. 不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是( )。
（2分）A.粒子与流体间有温度差B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度D.床层轴向有温度梯度.标准答案：A10. 气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=( )。
（2分）A.厚度/2 2 3.标准答案：D11. 对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用( )。
（2分）A.平推流反应器B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器.标准答案：A12. 流化床反应器中的操作气速U0是根据具体情况定的，一般取流化数U0/ut在( )范围内。
化学反应工程第三章答案
化学反应⼯程第三章答案3 釜式反应器3.1在等温间歇反应器中进⾏⼄酸⼄酯皂化反应：325325+→+CH COOC H NaOH CH COONa C H OH该反应对⼄酸⼄酯及氢氧化钠均为⼀级。
反应开始时⼄酸⼄酯及氢氧化钠的浓度均为0．02mol ／ｌ，反应速率常数等于5.6l/mol.m ｉn 。
要求最终转化率达到9５%。
试问：（1） (1）当反应器的反应体积为１m 3时，需要多长的反应时间? （2） (2) 若反应器的反应体积为２m 3，,所需的反应时间⼜是多少？解:（1）00222000001()(1)110.95169.6min(2.83)5.60.0210.95===?---=?=?-?AfAf X X A A AA A A A A AA A dX 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Na ＨCO 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／m ｏｌ.h ，要求转化率达到9５％。
（1）（1）若辅助时间为0．5ｈ，试计算反应器的有效体积；（2）（2）若装填系数取0.7５，试计算反应器的实际体积。
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=3.3丙酸钠与盐酸的反应：2525+?+C H COONa HCl C H COOH NaCl为⼆级可逆反应(对丙酸钠和盐酸均为⼀级），在实验室中⽤间歇反应器于50℃等温下进⾏该反应的实验。
化学反应工程 第三章 理想反应器(3)
a( )
d
d
其中，
f (, x) 1 rA
(1 )
f ( , x) rA 1
rA
f [ , b( )] 1
rA2
db( ) dxA2 0 d d
d[ ,a( )] 1
rA1
da( ) d
d
d
[ 1
xA2]
xA2
(1 )2
dx xA2
A
r xA1
解：分别计算两种联结方式下出口反应 物浓度
–若CSTR在前，PFR在后时
对CSTR
对PFR
1
C A0 C A1 kC A1
C A1
C A0
1 k1
2
dC C A1
A
1
ln CA1
kC C A 2
A
k
C A2
CA2 CA1 exp(k 2 )
由此，出口反应物A的浓度为
C A2
A
1
rA1
(1
xA2
)2
0
–即：
dx x A 2
A
r xA1
A
1 rA1
xA2
(1 )
–而， xA2
1
xA2
x A1
–由此，可得：
1
dx xA2
A
r x A1
A
rA1 x A2 x A1
–或者，
1
rA1 ( xA2 xA1 )
dx xA2 A
r xA1
A
1
rA1 ( xA2 xA1 )
为理想气体)
解：
V
v0
C A0
xA dx A 0 rA
–而
化学反应工程-14-第三章-均相非理想流动反应器
I是随所取样品的尺寸而改变的，单凭I不能完全反映混合状态。
混合尺度 用以说明调匀度是在何种尺度上测得。
①若在设备尺度上来考察，上图中两者都是均匀的，这时的状态 称为宏观均匀。
②若在微团尺度上，则两者具有不同的调匀度。 ③若在分子尺度上，两者都是不均匀的，只有微团消失，才 称为分子尺度的均匀或微观均匀。 结论：混合状态的度量由调匀度、混合尺度结合在一起共同描述的。
④对平推流，滴际混合对反应也没有影响。因为这时即使存在滴 际混合，在平推流情况下，这种混合只能是停留时间相同的物料 之间的混合，故不影响反应的总结果，而返混越大，滴际混合的 影响也越大；
⑤若整个反应过程转化率很低，则滴际混合的影响也很 小，转化率越高，滴际混合对反应过程的影响也越突出。
⑴液滴合并原因——界面张力
界面张力力图使液滴的表面积最小，抵抗任何变形和破碎。为
使液滴破碎，首先必须克服界面张力使液滴变形。界面张力是 搅拌过程的抗力。
⑵液滴破碎原理——绕流产生的不均匀压力和剪切力
当总体流动中存在高度湍动状态时，存在着方向迅速变换
的湍流脉动，液滴不能追随这种脉动而产生相对速度很大 的绕流运动。这种绕流运动，沿液滴表面产生不均匀的压 强分布和表面剪应力，从而将液滴压扁并破碎。
3.5 流体的混合态及其对化学反应的影响
问题的缘起：
对于两组分参加的化学反应，如果两组分未经预先混合而是
直接加入反应装置内，则它们在反应之前必需先发生混合。
对单一流体，同样存在着新鲜物料与反应器内已有的反应物 料之间的混合。
结论：
混合过程将直接影响反应组分在装置内的浓度，因而会影响
反应速率和反应效果。
3、流体混合态对反应结果的影响实例
⑴PFR中：
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(R+1)vTe vTe (Rห้องสมุดไป่ตู้1)FTe FTe (R+1)FAe FAe
PFR
RvTe RFTe RFAe
以反应器为 对象
xAFAiF RAi1FAe
反应器及其循环
部分看作一个整 体反应器
XAF A 0 F A 0 F A;eFA eF A 01XA
计算循环反应器的体积
这类反应器广泛地应用于自催化反应、生化反应和某 些自热反应。
循环比：新料与循环器环流混合加入PFR反应 器中。反应器的出口进行分流，一部分流体回 收于反应器入口，剩余的是产品流。其循环比 定R义如流下出：返反回应的系摩统尔的流摩率尔率 流
vT0
vTi
FT0
FTi
FA0
FAi
vT FT FA
V 1RFAe dFA
FAi
rA
rA
kcA
k
FA vT
vTivT R1vTeR1vT0
rA
kcA
k
FA vT
kRF1AvT0
循环反应器
通过分析全混反应器的多釜串联可知，当串联级数无 限多时，整个多釜串联反应器接近平推流反应器。与 此相反，如果将平推流反应器出口的反应产物部分地 返回到入口处与进料混合，则这样的平推流反应器称 为循环操作的平推流反应器，其性能接近搅拌釜的特 性。
随着循环比（循环流量与出口流量之比）的增加，平 推流反应器内的轴向浓度梯度降低，这种循环操作的 平推流反应器则相当于全混流反应器。