反应工程 第三章课后答案
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+→+C H C O O C H N aO H C H C O O N a C H O H
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.min 。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）002
2
2
000
1()(1)
11
0.95
169.6m in(2.83)
5.60.0210.95===
?
---=
?
=?-??
A f A f X X A A
A A A A A A A A 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+→++C H C lC H O H N aH C O C H O H C H O H N aC l C O
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%。
（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：0.326680.5
91.11/0.9530%?=?kg h
每小时需碳酸氢钠：0.326684
190.2/0.9515%?=?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 m ol l
反应时间：
02000110.95
2.968(1) 5.2 1.23110.95===?=-?-??Af Af 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 l
f
3.3丙酸钠与盐酸的反应：
2525+?+C H C O O N a H C l C H C O O H N aC l
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。反应开始时两反应物的摩尔比为1，为了确定反应进行的程度，在不同的反应时间下取出10ml 反应液用0.515N 的NaOH 溶液滴定，以确定未反应盐酸浓度。不同反应时间下，NaOH 溶液用量如下表所示：
，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的90%。试计算反应器的反应体积。假定（1）原料装入以及加热至反应温度（50℃）所需的时间为20min ，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为10min ；（3）反应过程中反应物密度恒定。
解：用A,B,R,S 分别表示反应方程式中的四种物质，利用当量关系可求出任一时刻盐酸的浓度（也就是丙酸钠的浓度，因为其计量比和投量比均为1：1）为：
0.515
/10==?A B N aO H C C V m ol l
于是可求出A 的平衡转化率：
00052.510.5
0.8
52.5
90%0.890%0.72
0.515
(1)52.5(10.72)0.051514.7/10--====?=?==-=
??-=?A A e A e A A A e A A A C C X C X X C C X m ol l
现以丙酸浓度对时间作图：
由上图，当C A =0.0515×14.7mol/l 时，所对应的反应时间为48min 。由于在同样条件下，间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以该生产规模反应器的反应时间也是48min 。
丙酸的产量为：500kg/h=112.6mol/min 。
所需丙酸钠的量为:112.6/0.72=156.4mol/min 。
原料处理量为：000/156.4/(0.051552.5)57.84/m in ==+=A A Q F C l
反应器体积：00()57.84(182010)4512=+=?++=r V Q t t l 实际反应体积：4512/0.85640=l
3.4在间歇反应器中，在绝热条件下进行液相反应：
+→A B R
其反应速率方程为：143
110001.110exp()/.=?-A A B r C C km ol m h
T
式中组分A 及B 的浓度C A 及C B 以kmol/m 3为单位，温度T 的单位为K 。该反应的热效应等于-4000kJ/kmol 。反应开始时溶液不含R ，组分A 和B 的浓度均等于
0.04kmol/m 3，反应混合物的平均热容按4.102kJ/m 3.K 计算。反应开始时反应混合物的温度为50℃。
（1） （1） 试计算A 的转化率达85%时所需的反应时间及此时的反应温度。 （2） （2） 如果要求全部反应物都转化为产物R ，是否可能？为什么？ 解：(1)
[]
0000
0.04(4000)()
()32332339.014.102
?---?=+-=+
=+A r A A A A
F C H T T X X X X C
000
014
2
2
0()
91.3211000
1.110
exp()(1)
32339.01==-==?-
-+??
?
A f
A f X X A A A A A A
B A
A A A A
dX dX t C C R kC C dX C h
C 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。
3.5在间歇反应器中进行液相反应：
12+→=+→=A A B
D C B A B C r k C C C B D
r k C C
A 的初始浓度为0.1kmol/m 3
,C ，D 的初始浓度为零，B 过量，反应时间为t 1时，
C A =0.055kmol/m 3，C C =0.038 kmol/m 3，而反应时间为t 2时，C A =0.01 kmol/m 3，
C C =0.042kmol/m 3
，试求： （1） （1） k 2/k 1;
（2） （2） 产物C 的最大浓度；
（3） （3） 对应C 的最大浓度时A 的转化率。
解：(1)因为B 过量，所以：
''''
1212,,===-=-A A D C C A D A C r k C r k C r r r k C k C 恒容时：
'1-=A A
dC k C dt （A ）
'
'
12-=-C A C
dC k C k C dt
(B)
（B ）式除以（A ）式得：
'
2'11-=-
C C
A
A dC k C dC k C
解此微分方程得：
'
2
'
10'200
'11??????=-
???????-?
?
k k A A A C
A A C C C C k C C k （C ）
将t 1,C A ,C C 及t 2,C A ,C C 数据代入（C ）式化简得：
0.420.550.380.10.420.550.380.1?-?=?-?x
x
解之得：
'
2
2
'
110.525=
==
k k x k k
(2)先求出最大转化率:
2
1
1
1
1,m ax 2
1(
)
0.7425
-=-=k k A k X k
(3)产物C 的最大收率：
()()2
1,m ax 21
1
110.4905
1??
=---=????-k k C A A Y X X k k
产物C 的最大浓度：
3
,m ax 0,m ax 0.10.49050.0491/==?=C A C C C Y km ol m
3.6 在等温间歇反应器中进行液相反应
31
123?←?→??→k
k A A A
初始的反应物料中不含A 2和A 3，A 1的浓度为2mol/l ，在反应温度下k 1=4.0min -1,k 2=3.6min -1,k 3=1.5min -1。试求:
（1） （1） 反应时间为1.0min 时，反应物系的组成。 （2） （2） 反应时间无限延长时，反应物系的组成。
（3） （3） 将上述反应改为
31
123??→?←?→k
k A A A 反应时间无限延长时，反应物系的组成。
解：根据题中给的两种反应情况，可分别列出微分方程，然后进行求解。但仔细分析这两种情况，其实质是下述反应的特例：
12
123←?→←?→k k
A A A (A)
当'
20=k 时，（A ）式变为123?→A A A (B) 当'
10=k 时，（A ）式变为123→?A A A (C) 当'
'
120,0==k k 时，（A ）式变为123→→A A A (D) 其中式（D ）即为书讲的一级不可逆连串反应。可见只要得到（A ）式的解，则可容易化简得到（B ）,(C)及(D)式的解。 对于(A)式，可列出如下微分方程组：
'
11111
-=-dC k C k C dt
(1)
'
'
211231222=+--dC k C k C k C k C dt (2)
'
3
2223
=-dC k C k C dt (3) 由题意知初始条件为：
11023(0),(0)(0)0===C C C C (4)
联立求解此微分方程组可得：
'''''21
112211011()()()()????++??
=+-???
?-++??????t t k k k k k e k e C C k k αβαβαβαβααββ (5) '''12
122210()()????++??=+-???
?-??????t t
k k k k e k e C C αβαβαβ
αβαβ (6)
1212
310??????=+-??
??-??????t t
k k k k e e C C αβαβαβαβ (7)
式中，,αβ由如下式确定：
'''
121221
=++k k k k k k αβ (8) ''
1122()+=-+++k k k k αβ (9) 现在可用上述结果对本题进行计算： （1）1
'
1
1'
112
2
4.0m i n ,3.6m i n ,1.5m i n ,0,
1m i n
---==
===k k k k t 由（5）～（9）式得
1230.5592/0.5098/0.931/===A A A C m o l l
C m o l
l
C m o l l
（2）当t →∝时，由（5）～（9）式得
12302.0/==→A A A C C C m o l l
（3）此时为'10=k 的情况，当t →∝时，由11
4.0m i n ,-=k 1'1
221.5m in , 3.6m in
--==k k 得：
1230
1.412/0.588/===A A A C C m o l l
C m o l l
3.7拟设计一反应装置等温进行下列液相反应：
2
12
222+→=+→=R A B
S A B A B R
r k C C A B S r k C C
目的产物为R ，B 的价格远较A 贵且不易回收，试问： （1） （1） 如何选择原料配比？
（2） （2） 若采用多段全混流反应器串联，何种加料方式最好？ （3） （3） 若用半间歇反应器，加料方式又如何？
解：（1）
2
12221211221=
=
=++
A R
A B
A
B A
A B
A
B
B r k
C C S k C R k C C
k C C k C νν 由上式知，欲使S 增加，需使C A 低，C B 高，但由于B 的价格高且不易回收，故应按主反应的计量比投料为好。
（2）保证C A 低，C B 高，故可用下图所示的多釜串联方式：
（3）用半间歇反应器，若欲使C A 低，C B 高，可以将B 一次先加入反应器，然后滴加A.
3.8在一个体积为300l 的反应器中86℃等温下将浓度为3.2kmol/m 3的过氧化氢异丙苯溶液分解：
65323365()→+C H C C H C O H C H C O C H C H O H
生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s -1,最终转化率达98.9%，试计算苯酚的产量。
（1） （1） 如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15min; （2） （2） 如果是全混流反应器；
（3） （3） 试比较上二问的计算结果；
（4） （4） 若过氧化氢异丙苯浓度增加一倍，其他条件不变，结果怎样？
解：（1）
000
0000011ln
()(1)
111
ln
56.370.94m in
0.8
10.989
()(0.9415)300===
---===-=+=+=??
A f
A f
X X A A
A A A A A A A
r dX dX
t C C R k C X k
X s V Q t t Q l
0300/15.9418.82/m in ==Q l
苯酚浓度
0 3.20.989 3.165/==?=苯酚A A C C X m ol l
苯酚产量018.82 3.16559.56/m in 335.9/=?==苯酚
Q C m ol kg h
（2）全混流反应器
00000(1)(1)
(1)
3000.08(10.989)
0.2669/16.02/m in
0.989
==
---?-=
=
==A A f A f
r A A f A f r A f A f
Q C X Q X V kC X k X V k X Q l s l X
苯酚产量016.02 3.20.98950.69/m in 285.9/=??==苯酚Q C m ol kg h
（3）说明全混釜的产量小于间歇釜的产量，这是由于全混釜中反应物浓度低，反应速度慢的原因。
（4）由于该反应为一级反应，由上述计算可知，无论是间歇反应器或全混流反应器，其原料处理量不变，但由于C AB 增加一倍，故C 苯酚也增加一倍，故上述两个反应器中苯酚的产量均增加一倍。
3.9在间歇反应器中等温进行下列液相反应：
3
2
3
1.6/.28.2/.+→=→=R A D A A B R
r C km ol m h
A D r C km ol m h
r D 及r R 分别为产物D 及R 的生成速率。反应用的原料为A 及B 的混合液，其中A 的浓度等于2kmol/m 3。
（1） （1） 计算A 的转化率达95%时所需的反应时间； （2） （2） A 的转化率为95%时，R 的收率是多少？
（3） （3） 若反应温度不变，要求D 的收率达70%，能否办到？
（4） （4） 改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时
与（1）的反应时间相同，A 的转化率是否可达到95%？
（5） （5） 在全混反应器中操作时，A 的转化率如仍要求达到95%，其它条件
不变，R 的收率是多少？
（6） （6） 若采用半间歇操作，B 先放入反应器内，开始反应时A 按（1）计
算的时间均速加入反应器内。假如B 的量为1m 3，A 为0.4m 3，试计算A 加完时，组分A 所能达到的转化率及R 的收率。 解：（1）第二章2.9题已求出t=0.396h=24.23min (2)
2
3
00.120.1
2
3
0 1.61()/() 1.616.4110.25(1)2(10.95)0.1/11ln(110.25)
110.2510.25
0.2305/0.2305
0.1153
2-=-===++=-=-==
-=
-
=
++==
=
=?
?
A A R A R A R A A A A
A A A C R R A A C A
R
R A dC dC dC C S dt dt dC C C C C C X km ol m C S dC C C km ol m C Y C
(3)若转化率仍为0.95，且温度为常数，则D 的瞬时选择性为：
28.232.8(1)
1.616.434.43
2.8?-==
+-A A D A A C X S C X
D 的收率：
0.950032.8(1)0.83480.7
34.432.8-===-?? Af X A
D D A A A
X Y S d X dX X
这说明能使D 的收率达到70%
（4）对全混流反应器，若使τ=t=0.3958h,则有
02
0.3958 1.616.4-=+A A
A A C C C C
解之得：C A =0.4433
所以：00
0.77840.95
-== A A
A A C C X C 这说明在这种情况下转化率达不到95%。
（5） （5） 对全混流反应器，若X=0.95,则R 的收率为：
00.95
0.4691
110.25(1)
110.252(10.95)
==
=
=+-+?-Af
R Af A Af X Y SX C X
（6）依题意知半间歇式反应器属于连续加料而间歇出料的情况。为了求分组A 的转化率及R 的收率，需要求出A 及R 的浓度随时间的变化关系，现列出如下的微分方程组：
对A: 2
00
()(1.616.4)++=A A A A d VC C C V Q C dt （1）
对R:
()
1.60-=R A d VC C V dt （2）
00=+V V Q t （3）
3
01=V m
在反应时间（t=0.4038h,为方便起见取t ≈0.4h ）内将0.4 m 3的A 均速加入反
应器内，故3
00.41/0.4==Q m h
采用间歇釜操作时，原料为A 与B 的混合物，A 的浓度为2kmol/ m 3.现采用半间
歇釜操作，且33
1,0.4==B A V m V m ，故可算出原料A 的浓度为：
3
0(10.4)2/0.4+?=A C km ol m
由于：
()()=+=+=A A A R R R
d VC dV dC C V dt dt dt d VC dV dC C V
dt dt
dt
dV
Q dt 代入（1），（2）式则得如下一阶非线性微分方程组：
2
7 1.616.41-=--+A A A A
dC C C C dt t （4）
1.61=-
+R
R
A dC C C dt t （5） 初始条件：t=0,C A =0,C R =0
可用龙格---库塔法进行数值求解。取步长△t=0.02h ，直至求至t=0.4h 即可。用t=0.4h 时的C A 和C R 可以进行A 的转化率和R 的收率计算：
0000--=
=
A A
A A A A A A A
N N C V C V
X N C V
式中V A 为所加入的A 的体积，且V A =0.4m 3;C A0为所加入的A 的浓度，且C A0=7kmol/m 3；V 为反应结束时物系的体积，V=1.4m 3。
同理可以计算出R 的收率：
0=
R R A A C V Y C V 3.10在两个全混流反应器串联的系统中等温进行液相反应：
2
3
3
268/.14/.→=→=A A R B A B
r C km ol m h
B R r
C km ol m h
加料中组分A 的浓度为0.2kmol/m 3,流量为4m 3/h,要求A 的最终转化率为90%，试问：
（1） （1） 总反应体积的最小值是多少？ （2） （2） 此时目的产物B 的收率是多少？
（3） （3） 如优化目标函数改为B 的收率最大，最终转化率为多少？此时总
反应体积最小值是多少？
解：（1）
0010021122
2
2
2
101202()(1)
(1)-=+=
+
--A A A A A r r r A A A A Q C X Q C X X V V V k C X k C X
对上式求dV r /dX A1=0可得：1
21211
1(1)
+-
=--A A A X X X
将X A2=0.9代入上式，则3
11100(1)1-=+A A X X
解之得X A1=0.741
所以总反应体积的最小值为
3
12
224
0.7410.90.741 3.249 4.6767.925680.2(10.741)(10.9)??-=+=+=+=???--??
r r r V V V m
(2)
2
1021111
10
110
1
3414(1)0.0518
34140.0912314=-=-==-=--=
=
B A B
A A A f
B A B B B B r B R
C C C C X R C C C C C V Q R τ
即1
13.249
4
0.0912314=
-B B C C 解得C B1=0.005992 kmol/m
3
同理
212222
220224.6760.0059924341434(1)14--===---B B B A B A A B C C C C C C X C τ 解得C B2=0.00126 kmol/m 3
B 的收率：2
020.00126
2
1.26%
0.2?==
=B B A C Y C
(3)目标函数改为B 的收率，这时的计算步骤如下：对于第i 个釜，组分A,B 的衡算方程分别为：
对A: 12
68--=A i A i
i
A i C C C τ
对B: 1
2
3414--=-B i B i i
A i
B i
C C C C τ 当i=1时，
01
1
2
1
68-=A A A C C C τ （1）
1
1
21
1
3414=-B A B C C
C τ （2）
当i=2时， 12
2
22
68-=A A A C C C
τ （3）
2
2
22
2
3414=-B A B C C
C τ （4）
由（1）式解出C A1代入（2）式可解出C B1; 由（1）式解出C A1代入（3）式可解出C A2;将C B1及C A2代入（4）式可解出C B2,其为τ1,τ2的函数，即2012(,,)=B A C f C ττ （5） 式中C A0为常数。由题意，欲使C B2最大，则需对上述二元函数求极值:
22
12
0,0??==??B B C C ττ
联立上述两个方程可以求出τ1
及τ2
。题中已给出Q 0
,故由012()=+r V Q ττ可求
出C B 2最大时反应器系统的总体积。将τ1,τ2代入（5）式即可求出B 的最高浓度，从而可进一步求出Y BmaX .将τ1,τ2代入C A2，则由X A2=(C A0-C A2)/C A0可求出最终转化率。
3.11在反应体积为490cm 3的CSTR 中进行氨与甲醛生成乌洛托品的反应：
3264246()6+→+N H H C H O C H N H O
式中（A ）--NH 3,(B)—HCHO,反应速率方程为：
2
/.=A A B
r kC C m ol l s
式中3
1.4210exp(3090/)=?-k T 。氨水和甲醛水溶液的浓度分别为1.06mol/l 和6.23mol/l,各自以1.50cm 3/s 的流量进入反应器，反应温度可取为36℃，假设该系统密度恒定，试求氨的转化率X A 及反应器出口物料中氨和甲醛的浓度C A 及C B 。 解：
003
00003
00002
2
0004.06
2.03/2
6.32 3.16
/2
2 1.5 3.0/(1)6 3.16 1.5 2.034
1.4210exp(3090/309)0.064476(1)()
4
===
==?==-=-
=-?=?-==
=
--
A B A A A B B A A A
A A f A A f
r A B
A A
B A A
C m ol l
C m ol l Q cm s
C C X C C C X X k Q C X Q C X
V kC C kC X C C X
即得：
2
34900.06447(1)(3.16 1.5 2.03)
=
--?Af
Af Af X X X
整理得：
3
2
3.075 3.162 1.0770
-+-=Af Af Af X X X
解得：X Af =0.821
反应器出口A,B 得浓度分别为：
000(1) 2.03(10.821)0.3634
/6 3.16 1.5 2.030.8210.6602
/4
=-=?-==-
=-??=A A A B B A A C C X m ol l
C C C X m ol l
3.12在一多釜串联系统，2.2kg/h 的乙醇 和1.8kg.h 的醋酸进行可逆反应。各个反应器的体积均为0.01m 3，反应温度为100℃，酯化反应的速率常数为
4.76
×10-4l/mol.min,逆反应（酯的水解）的速率常数为1.63×10-4
l/mol.min 。反应混合物的密度为864kg/m 3,欲使醋酸的转化率达60%，求此串联系统釜的数目。 解：等体积的多釜串联系统
112()
--=-A i A i
A B C D
C C A k C C k C C τ
A,B,C,D 分别代表乙酸，乙酸乙酯和水。由计量关系得： 000()
=--==-B B A A C D A A C C C C C C C C
从已知条件计算出：
00 1.8864 6.48/4.0602.286410.33/4.046
0.0186460
129.6
m in
4.0?==??=
=???=
=A B C m ol l C m ol l τ
将上述数据代入（A ）式，化简后得到：
2
10.04056 1.51130.887
()-=+-Ai Ai Ai C C C B
若i=1,则（B ）式变为：2
1100.04056 1.51130.887 6.48+-==A A A C C C
解之得：114.364
/,0.326==A A C m ol l X 若i=2,则（B ）式变为：2
2210.04056 1.51130.887 4.364+-==A A A C C C 解之得：213.20
/,0.506==A A C m ol l X 若i=3,则（B ）式变为：2
3320.04056 1.51130.887 3.2+-==A A A C C C 解之得：312.53
/,0.609==A A C m ol l X 即：三釜串联能满足要求。
3.13以硫酸为催化剂，由醋酸和丁醇反应可制得醋酸丁酯。仓库里闲置着两台反应釜，一台的反应体积为3m 3,另一台则为1m 3。现拟将它们用来生产醋酸丁酯，初步决定采用等温连续操作，原料中醋酸的0.浓度为0.15kmol/m 3，丁酯则大量
过剩，该反应对醋酸为2级，在反应温度下反应速率常数等于1.2m 3
/h.kmol ，要求醋酸的最终转化率不小于50%，这两台反应釜可视为全混反应器，你认为采用怎样的串联方式醋酸丁酯的产量最大？为什么？试计算你所选用的方案得到的醋酸丁酯产量。如果进行的反应是一级反应，这两台反应器的串联方式又应如何？
解：因为反应级数大于1，所以联立方式应当是小釜在前，大釜在后才能使醋酸丁酯产量最大。现进行计算：
011220010
02122
2
020
1(1)()3(1)
==--=
=
-A A r A A A A A r A A C X V Q kC X Q C X X V Q kC X Q 二式联立化简后得到：（将X A2=0.5代入）
2
3
1110.5 2.75 2.50-+-=A A A X X X 解之得：X A1=0.223
2
2
3
01011
(1)
1.20.15(10.223)1
0.4873/0.223
-?-?=
=
=A A r A kC X Q V m h
X
醋酸丁酯产量=0020.48730.150.536.55/=??=A A Q C X m ol h
如果进行的是一级反应，可进行如下计算： （1） （1） 小反应器在前，大反应器在后:
011001002120
0201(1)
()3
(1)
==--=
=-A A r A A A A A r A A C X V Q kC X Q C X X V Q kC X Q
联立二式，且将X A2=0.5代入，化简后得到:
2
1130.50-+=A A X X 解得：X A1=0.1771
所以有：3
101
(1)
1.2(10.1771)
5.576
/0.1771
--=
=
=A A k X Q m h
X
醋酸丁酯产量=002 5.5760.150.50.4182/=??=A A Q C X km ol h
(2)大反应器在前，小反应器在后:
0110010
02120
0203(1)()1(1)
==--=
=-A A r A A A A A r A A C x V Q kC x Q C x x V Q kC x Q
解得X A1=0.3924
所以有：3
1013(1)3 1.2(10.3924) 5.575/0.3924-?-===A A k X Q m h
X
产量同前。说明对此一级反应，连接方式没有影响。
3.14等温下进行 1.5级液相不可逆反应：→+A B C 。反应速率常数等于5m 1.5/kmol 1.5.h ，A 的浓度为2kmol/m 3的溶液进入反应装置的流量为1.5m 3
/h ，试分别计算下列情况下A 的转化率达95%时所需的反应体积：（1）全混流反应器;(2)两个等体积的全混流反应器串联；（3）保证总反应体积最小的前提下，两个全混流反应器串联。 解：（1）全混流反应器
3
001.5 1.5 1.5 1.5
0 1.520.9518.02(1)52(10.95)??===-??-A A r A A Q C X V m kC X （2） （2） 两个等体积全混流反应器串联
0011 1.5
1.5
0100212 1.5 1.5
02(1)
()(1)
=--=
-A A r A A A A A r A A Q C X V kC X Q C X X V kC X
由于12=r r V V ，所以由上二式得：
1
211.5
1.5
12()
(1)(1)-=
--A A A A A X X X X X
将X A2=0.95代入上式，化简后得到X A1=0.8245，所以：
3
0011 1.5 1.5
01 2.379(1)==-A A r A A Q C X V m kC X
串联系统总体积为：3
12 4.758==r r V V m
（3） （3） 此时的情况同（1），即3
18.03
=r V m
3.15原料以0.5m 3/min 的流量连续通入反应体积为20m 3的全混流反应器，进行液相反应：
12
22→=→=A A
D R A R
r k C R D r k C
C A ,C R 为组分A 及R 的浓度。r A 为组分A 的转化速率，r
D 为D 的生成速率。原料中
A 的浓度等于0.1kmol/m 3，反应温度下，k 1=0.1min -1，k 2=1.25m 3
/kmol.min,试计算反应器出口处A 的转化率及R 的收率。
解：
0102.040m in
0.5
(1)
0.1(1)
==
===
--r A A A
A A A V Q C X X k C X X ττ
所以：
3
02120.80,(1)0.02/40
2==-===-A A A A R
A R
X C C X km ol m
C k C k C
τ
即为：
2
3
1000.0800.02372/0.023720.2372
0.1
+-===
=
=A R R R R A C C C km ol m C Y C
3.16在全混流反应器中等温进行下列液相反应：
3
2
1232?=-+??→=B A B
k
D A C A B
r k C k C A C D r k C C
进料速率为360l/h,其中含25%A,5%C （均按质量百分率计算），料液密度等于0.69g/c m 3。若出料中A 的转化率为92%，试计算： （1） （1） 所需的反应体积；
（2） （2） B 及D 的收率。已知操作温度下，k 1=6.85×10-5l/mol.s; k 2=1.296×10-9s -1;; k 3=1.173×10-5l/mol.s ;B 的分子量为140；D 的分子量为140。
解：因M B =M D =140,所以M A =M C =70
00000
0003600.690.25
0.8871/700.88711000
2.46/360
3600.690.05
0.1774/70
0.17741000
0.4929/360
??==
=?==
=??==
=?=
=A
A A
A A C
C C
A Q W F km ol h
M F C m ol l
Q Q W F km ol h
M C m ol l
ρρ
02
1232()=-+A A
A B A C C X k C k C k C C τ （1）
2
12=
-B
A B C k C k C τ （2） 03-=
C C
A C C C k C C τ （3）
由（2），（3）式分别得：
2
121=+A
B k
C C k ττ （4） 0
31=
+C C A C C k C τ （5） 将（4），（5）式及上述数据代入（1）式，可整理为τ的代数方程式，解之得τ=3.831×105s=106.4h
（1） （1） 反应体积3
0106.43603830038.30==?==r V Q l m τ （2） （2） 将τ代入（4）式得 1.016/=B C m ol l ，所以B 的收率为：
22 1.01682.60%
2.46
?=
=
=B B A C Y C
对A 作物料衡算：02-=+A A B D C C C C 所以有：
0022 2.460.922 1.0160.2312/=--=-=?-?=D A A B A A B C C C C C X C m ol l
所以D 的收率为：00.23129.40%
2.46===D D A C Y C
3．17 在CSTR 中进行下述反应：
166265()()
()()
+??→+k
C H Cl C H Cl H Cl
B C M H （1）
2652642()()()()
+??→+k
C H Cl Cl C H Cl H Cl
M C D H （2）
3642263
3()()()()+
??→
+k
C H C l C l C H C l H C l
D C T H （3）
如果k 1/k 2=8, k 2/k 3=30,C B6=10.0mol/l,氯对苯的加料比=1.4，k 1τ=1 l/mol,( τ为空时)，试计算反应器出口B,M,D,T,C 的浓度。各个反应对各反应物均为一级。
解：3
0122300110/,/8,/30,/ 1.4,1=====B C B C km ol m k k k k C C k τ 分别列出组分B,M,D,T,C 的物料衡算式：
00
1:,1-==
+B B B B B C C C C C B C k C C C τ (1)
128:,8==
-+B C M
M B C M C C C C C M C k C C k C C C τ (2)
2330:,240=
=
-+C M
D
D C M D C
C C C C
D C k C C k C C C τ (3)
31:,30
=
=
T T C D
C D
C T C C C k C C τ (4)
0:23=---C C M D T C C C C C C (5)
由（5）式得：
08601
1.423824010=+++=+++++B C C M B C M D T C C D
C C C C C C C C C C C C C C C C (6) 联立（1）,(2),(3),(4),（6）式（五个方程，五个未知数）：
由（2）式得：
0888(1)(8)=
=
+++B C B C
M C
C C C C C C C C C C (7)
由（3）式得：
2
030240240(240)(1)(8)
=
=
++++C M B C
D C
C
C
C C C C C C C C C C (8) 将（1）,(7),（8）式代入（6）得：
2
3
00008480241.4(1)(8)
(240)(1)(8)
(240)(1)(8)=+
+
+
++++++++B C
B C
B C
B C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C
整理得：4
3
2
47535629232268800++--=C C C C C C C C 解得：C C =0.908 kmol/m 3
代入（1）式得：3
10 2.301/1 3.345==+B C km ol m
代入（7）式得：3
8 2.301 3.345
5.427/8 3.345??==+M C km ol m
代入（8）式得：3
30 3.345 5.427
2.238/240
3.345??==+D C km ol m
代入（4）式得：
3
1 3.345 2.2380.0312/30
=
??=T C km ol m
验证：01.423=+++B C M D T C C C C C
即：1.410 3.345 5.4272 2.23830.0312
14.014.0?=++?+?=
3．18 根据例题3.12中规定的条件和给定数据，使用图解法分析此反应条件下是否存在多定态点？如果为了提高顺丁烯二酸酐的转化率，使原料以0.001 m 3
/s 的流速连续进入反应器，其它条件不变，试讨论定态问题，在什么情况下出现三个定态点？是否可能实现？
解：由例3.11,3.12知：
123
3
3
003
3
003
3
1.3710exp(12628/)/.326,0.01/,
2.654.55/, 5.34/3
3.5/33.510/1980/.-==?-=====?=-=-?=A A B A B r A B r pt
R kC C T C C km ol m s T K Q m h V m
C km ol m C km ol m
H kJ m ol kJ km ol
C
kJ m K
ρ
移热速率方程：00()19.8(326)=-=-pt r q Q C T T T ρ （1） 放热速率方程：
3
12
000()()33.510 1.3710exp(12628/)(1)() 2.65=-?-=???---?g r A r
A A
B A A q H R V T
C X C C X （2）
绝热操作方程：00()
-?-=
A r A
pt
C H T T X C ρ （3）
由（3）式得：
00()
()
=
--?pt
A A r C X T T C H ρ （4）
（4） （4） 代入（2）式得：
312
0001542
0033.510 1.3710
exp (12628/)1()()() 2.65553.310exp (12628/)(128.80.62917.67710)()-??=???---??
-?????
??-
-?=?--+???-?????
pt
g A A r pt
B r
C q T C T T C H C C T T T T T H ρρ （5）
转化率，使Q 0=0.001m 3/s,而保持其它条件不变，则这时的移热速率线如q ’
r 所示。由图可知，q ’r 与q g 线无交点，即没有定态点。这说明采用上述条件是行不通的。从例3.11可知，该反应温度不得超过373K ，因此从图上知，不可能出现三个定态点的情况。
3．19 根据习题 3.3所规定的反应及给定数据，现拟把间歇操作改为连续操作。试问：
（1） （1） 在操作条件均不变时，丙酸的产量是增加还是减少？为什么？ （2）若丙酸钠的转换率和丙酸产量不变，所需空时为多少？能否直接应用3.3中的动力学数据估算所需空时?
（3）若把单釜操作改变三釜串联，每釜平均停留时间为（2）中单釜操作时平均停留时间的三分之一，试预测所能达到的转化率。
解：（1）在操作条件均不变时，用习题 3.3中已算出的V r =4512l,Q 0=57.84l/min,则可求出空时为τ=4512/57.84=78min 。此即间歇操作时的(t+t 0)。当改为连续操作时，转化率下降了，所以反应器出口丙酸的浓度也低于间歇反应器的结果。因Q 0维持不变，故最后必然导致丙酸的产量下降。这是由于在连续釜中反应速率变低的缘故。 （2）若维持X A =0.72，则可由3.3题中的数据得出
X A =0.72时所对应的反应速率，进而求出这时对应的空时τ=246.2min 。因题意要求丙酸产量不变，故Q 0不能变，必须将反应器体积增大至14240 l 才行。
（3）这时τ1=τ/3=82.1min 。利用3.3题中的数据，可求出R A ～X A 之关系，列表如下：故可用作率为：X A3=0.787。
3．20 根据习题 3.8所规定的反应和数据，在单个全混流反应器中转化率为98.9%，如果再有一个相同大小的反应釜进行串联或并联，要求达到同样的转化率时，生产能力各增加多少？
解：（1）二个300 l 全混串联釜，X A2=0.989，
01
11300
(1)==-A r A Q X V k X （1）
02122()300
(1)
-=
=-A A r A Q X X V k X （2）
解得：X A1=0.8951
代入（1）式求出此系统的体积流量：
0,23000.08(10.8951)
2.812/168.7/m i n
0.8951?-===Q l s l 3.8题中已算出0,116.02/m i n
=Q l 。因为最终转化率相同，故生产能力增加168.7/16.02=10.53倍。
（2）二个300l 釜并联，在最终转化率相同时，Q 0增加一倍，生产能力也增加一倍。
3．21 在反应体积为0.75 m 3的全混流反应器中进行醋酐水解反应，进料体
积流量为0.05 m 3/min,醋酐浓度为0.22kmol/ m 3
,温度为25℃,出料温度为36℃，该反应为一级不可逆放热反应，反应热效应等于-209kJ/mol,反应速率常数与温度的关系如下：
k=1.8×10-7 exp(-5526/T),min -1
反应物料的密度为常数，等于1050kg/ m 3,热容可按2.94kJ/kg.℃计算。该反应器没有安装换热器，仅通过反应器壁向大气散热。试计算： (1) (1) 反应器出口物料中醋酐的浓度；
(2) (2) 单位时间内反应器向大气散出的热量。
解：
3
003
7
298,309,0.05/m in 20910/1.810exp(5526/309)0.308===?=-?=?-=r T K T K Q m H kJ km ol
k
（1） （1） 求转化率：
00.050.75
(1)
0.308(1)
=
=
=--Af Af r Af Af Q X X V k X X
解得:X Af =0.8221
反应器出口物料中醋酐浓度：
3
0(1)0.22(10.8221)0.03914/=-=-=A A A C C X km ol m （2）单位时间内反应器向大气散出的热量： 003
'()()()0.051050 2.94(309298)(20910)0.3080.22(10.8221)0.75191/m in =-+?-=??-+-??-=-pt
r A r
Q Q C
T T H R V kJ ρ
3．22 在反应体积为1 m 3
的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1，2：
23223+→H C O C H C H H O H C O H C H O H C H
该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下反应速率常数等于0.98h -1
，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m 3,环氧丙烷的最终转化率为90%。
（1）若采用间歇操作，辅助时间为0.65h,则丙二醇-1，2的日产量是多少？ （2）有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1，2的日产量又是多少？
（3）为什么这两种操作方式的产量会有不同？
解：3
1
01,,0.98, 2.1/,0.9-=====r A A A A V m r kC k h C km ol l X （1） （1） 一级不可逆反应：
0001111ln ln 2.3510.9810.9
()(2.350.65)1
===--=-=+=A f r t h
k X V Q t t Q
所以Q 0=1/3m 3
/h
丙二醇的浓度=3
0 2.10.9 1.89/=?=A A C X km ol m 丙二醇的产量=1.891/30.63/15.15/?==日km ol h km ol
(2) 采用定态下连续操作
000.91
(1)
0.98(10.9)
?=
=
=--Af r Af Q X Q V k X
所以Q 0=0.109m 3
/h
丙二醇的产量=0.109 1.890.2058/ 4.939/?==日km ol h km ol
（3）因连续釜在低的反应物浓度下操作，反映速率慢，故产量低。
3．23 根据习题3.11所规定的反应和数据，并假定反应过程中溶液密度恒定且等于1.02g/cm 3,平均热容为4.186kJ/kg.K,忽略反应热随温度的变化，且为-2231kJ/kg 乌洛托品，反应物料入口温度为25℃。问： （1） （1） 绝热温升是多少？若采用绝热操作能否使转化率达到80%？操作温
度为多少？
（2） （2） 在100℃下等温操作，换热速率为多少？ 解：0 2.03/, 1.02/==A C m ol l kg l ρ
()2231/(312.3/(78.09/(4.186/.-?== ==乌洛托品）乌洛托品）氨）r pt
H kJ kg kJ m ol kJ m ol C
kJ kg K
（1）绝热升温：
0()
2.0378.0937.131.02 4.186
-??=
=
=?A r pt
C H K
C λρ
由物料衡算式（见3.11解答）：
32
1.4210exp(3090/)(1)(3.16 3.045)=
???---??A
A A X T X X τ
由热量衡算式得：T=298+37.13X A 。
联立求解可得：X A =0.8578>0.8，T=329.9K 可见，绝热操作时转化率可以达到80%。
（2）T 0=298K,在T=373K 下等温操作，由物料衡算式可求出转化率：
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: %1002 21004.27?+ +--y x y x =6.983%
空气： %1002 210023279.54?+ +-- y x y x =40.19% 水： %10022100281.17?+ +++y x y x =34.87% HCHO: %10022100?+ +y x x =17.26% CO 2: %1002 2100?+ +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 2 1.46 0.82
反应工程题库
绪论． 1、化学反应工程是一门研究（）的科学。（化学反应的工程问题） 2.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。〔三传；反应动力学〕 3.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称( )。（数学模型） 4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。 5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操作和（）操作。 6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。 选择1. ( ) “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, 2. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是。A能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递 3. （）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为 A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器 三、判断 1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（） 2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（） 四、简答 1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章均相单一反应动力学和理想反应器 1.均相反应是指（）。
2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) . 4. 化学反应速率式为β αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K 则 C K ＝( )P K . 5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。 7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。 10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值为（ ）。 二、选择 1.其定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值的量为（ ） A 反应时间t r B 停留时间t C 空间时间τ D 空间速度S V 2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ） A 投料时间 B 放料时间 C 清洗时间 D 搅拌时间 3.化学反应222222NO H N H O +?+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质( ) A.NO B.H2 C.N2 D.H2O 4对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A 的化学反应速率 A r -= （ ） A ．Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r A A =- C. dt dC r A A =- D.dt dC r B A =- 5．对于反应aA + bB 一pP ＋sS ，则=p r （ ）(-A r )
化学反应工程习题+解答修正版
第二章 均相反应动力学 1. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+α B B = α S S ，速率方程： A γ-= = - dt dC A B A C kC 。 求： （1）当 B A B A C C αα= 00 时的积分式 （2）当 B A AB B A C C ααλ≠ =0 时的积分式 解：（1）C A 与C B 之比保持恒定 B A B A B A C C C C αα= =0 所以 A B A B C C αα= ? = A A C C B A A C C dC kt ? ? = ?= 2 ' 2 A A A A C C C C A A A A B A C dC t k C dC kt αα k k A B αα= ' 积分得 ' 11A A C C t k - = 写成转化率时 ) 1( 10' A A A C t k χχ-= （2） ) 1(0A A A C C χ-= )1()1(100 00A B A B A B A B B C C C C C χαχαα-=- = 式中： AB A B B A A B C C λααααα= = 01 积分得 ? ? ????---= A A B C kt χχαα11ln )1(1 10 1 2.反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6分钟， 而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E 。 解： n A A A kC dt dC r =- =- ? ? = - A A C C t n A A t dt C dC 0
化学反应工程课后答案
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）， 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 mol n 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 1. 1. 2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 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h
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 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为 重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比）， 试计算： （1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。 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 i i i i i m i i 。 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N 2 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
反应工程期末考试试题
反应工程期末考试试题集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物 的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合 和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程； 3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应， 包括气相均相反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型 式；○2结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热 量衡算方程式。
反应工程第五章习题答案
化学反应工程习题（第五章） 5.1乙炔与氯化氢在HgCl 2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应 2223C H HCl C H Cl +? ()A ()B ()C 其动力学方程式可有如下种种形式： (1) 2 (/)/(1)A B C A A B B C C r p p p K K p K p K p κ=-+++ (2) /(1)(1)A B A B B B C C A A r K K p p K p K p K p κ=+++ (3) /(1)A A B A A B B r K p p K p K p κ=++ (4) /(1)B A B B B C C r K p p K p K p κ=++ 试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。 解：（1） A A σσ+? B B σσ+? A B C σσσσ+?+ （控制步骤） C C σσ?+ （2） 11A A σσ+? 22 122111 B B A B C C C σσσσσσσσ+?+→+?+（控制步骤） （3） A A σσ+? B B σσ+? A B C σσ+→+ （控制步骤） （4） B B σσ+? A B C σσ+→ （控制步骤） C C σσ?+ 5.2 在Pd-Al 2O 3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为 243222321C H C H C O O H O C H C O O C H H O 2 ++ ?+ 实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.] 115℃, AcOH 200p mmHg =，2 92O p m m H g =。 24()C H p m m H g 70 100 195 247 315 465 5 010(/) r m ol hr g ??催化剂 3.9 4.4 6.0 6.6 7.25 5.4 注：1mmHg=133.322Pa
化学反应工程复习题
《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器
1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。
反应工程复习题
化环09030904反应工程复习大纲 一. 填空题 1.化学反应速率可以表为前提是▁▁▁▁。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容） 2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇） 3. 对于反应，则_______。（）（考点：反应物和产物的速率之比等于其化学计量系数之比） 4化学反应速率式为，用浓度表示的速率常数为，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数，则=_______。（）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系） 5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，该步骤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_______。（拟平衡态） （考点：理解拟平衡态、速率控制步骤的定义，用于推导非基元反应动力学） 6如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_______。(提高温度)（考点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？） 7一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应 ______。（降低）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR空时OR停留时间）问题） 8气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。物理吸附的吸附热要_______化学吸附热，物理吸附是_______分子层吸附，而化学吸附是_______分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单）（考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别） 9气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为_______。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量） 10.在轴扩散模型中，彼克莱准数_______，（）Pe很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料的流动形态接近______。（平推流或活塞
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。 2 A A min 18A0min 8A0A A A0d d 2 19.019.0181)(21 8.018.081)(11kc t c 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=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 A C k C k dt dC 21-=- 210021 22) 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 08664.08 2ln 3 132ln 18ln 1 -==+∴+=-+= k k k k x x x k k t A Ae Ae 121 1m in 02888.0m in 05776.0--==∴k k P A p A A C C C k C k dt dC 02888.005776.021-=-=- 5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为V n k dt dn V r A A A =- =-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 t p f dt dp =的表达式。
解：A t A A A t A A A A A A A A t A A t A A A t kp dt dp RT p k kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dt dp dt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)0 0======-=-=-=-=--=--=-+=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 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 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。 ）即，即，达到平衡时，020220 20220212 121210215 1 (5.125.25.125.25.210)(5.2101002 .02.02.0)02.01.0(5.2)(5.25.2A A A A A A A A A A A Ae pe pe Ae A A p p A A p p k p k p k p k p k p k p p k p k dt dp k k p p k k RT p k RT p k MPa p p p c k c k dt dc p A e - =-=-+-=-?-=- ====∴ ==-=-=-=-→∞
天津大学反应工程第二版课后习题答案
检测方法及方法确认作业指导书 天津大学：《反应工程》（第二版） 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（X）达72%，甲醛的收率（Y）为69.2%。试计算：（1 ）反应的选择性（S）；（2）反应器出口气体的组成（摩尔分率%）。 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）， 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 mol，n 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 3 OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2 O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.39 组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0 (mol) CH 3 OH 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
陈甘棠版-化学反应工程-第三章习题
1、 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( ) A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 2、 在间歇反应器中进行等温二级反应A →B ，当 时，求反应至所需时间t 为多少秒. A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 3、 在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为 。 A. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间 4、 空间时间的定义是（ ） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 5、 返混的定义是（ ） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 6、 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 7、 平推流反应器中诸参数不随（ ）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间 D 反应器的径向位置 8、 等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。 上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( ) A ．V1
化学反应工程第五版朱炳辰课后习题复习资料
第一章 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 mol n 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
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： 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。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算： （1） （1） 一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2） （2） 甲醇的单程收率和全程收率。 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
反应工程题库
绪论． 1、化学 反应 工程 是 一门 研究（ 题） 2.（ ）和（ ）一 起，构成了化学反应工程的核心。〔 三传；反 应动力学〕 3. 不论是 设计 、放大或控制，都需 要对 研究对 象作 出定 量的描述，也就 要 用数 学式 来表 达个 参数间 的关 系， 简称（ ）。（数 学模 型） 4. 化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为： （ ）和（ ）。 5. 化学反应和反应器的分类方法很多， 按 操 作 方 法 分 为 （ ） 操 作 、（ ） 操 作 和（ ） 操作。 6. 化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（ ）、（ ） 和（ ）。 选择 1. （ ） “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 , 2. （） “三传一反”是化 学反应工程的基础，下列 不属于三传的是。A 能量传递B 质量传 连C 热量传递D 动量传 递 3. （ ）按反应器的型式来分类，高径比大于 30 的为 A. 管式反应器 B 槽式反应器 C 塔式反应器 D 釜式反应器 三、判断 1. 物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律， 即化学反应速率与温度浓度之间 的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。 （ ） 2. 流体流动、传质、 传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在 时间、空间上的分布，最终影响反应结果。 （ ） 四、简答 1. 利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章 均相单一反应 动力学和理想反应器 1. 均相反应是指（ ）。 2. 如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分 （ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为 （ 为 （ ） . 4. 化学反应速率式为 rA KCCACB ，如用浓度表示的速率常数为 的速率常数心则 K —（ ） K p . 5. 活化 能的 大小 直接反 映了（ ） 对温度 的敏 感程 度. 6. 化学反应动力学方程有多种形式。 对于均相反应，方程多数可以写成 （ ） 或（ ）。 7. 对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合 （ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8. 物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 ）的 科学。（ 化学 反应 的工 程问 A 的选取原则是 ） ，否则称 K C ，用压力表示
化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案
华东版 3-1 解：01A A A x c kt x = - 把数据代入得1 00.2min A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+- （式A ） 把x A =0.75和t=10min 代入解得1 00.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25 所以，转化率应为1 3-3 解：设反应动力学方程为：n A A dc kc dt -= 则() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+-，且c A0=1 因此有()()()()1110.8118 10.91118 n n n k n k ---=+--=+- 解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -1 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。 2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式： ()0000001A A A B B A A R A A S S A A c c x c c c x c c x c c c x =-=-==+ 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 ()62 7.931010.220.1 2.58A A A dx x x dt -=-?-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为 () 0.35 62 7.931010.220.1 2.58A A A dx t x x -=?-+? 上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈ 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然
陈甘棠版化学反应工程第三章习题
1、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( ) A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 2、在间歇反应器中进行等温二级反应A →B，当 s l mol C r A A ? = -/ 01 .02 时，求反应至所需时间t为多少秒. A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 3、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。 A. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间 4、空间时间的定义是（） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 5、返混的定义是（） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 6、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 7、平推流反应器中诸参数不随（）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 8、等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。 上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( ) A．V1
反应工程习题--答案
A B。试以产物B的 6.1、在半径为R的球形催化剂上，等温进行气相反应 浓度C B为纵座标，径向距离r为横座标，针对下列三种情况分别绘出产物B的浓度分布示意图。 （1）化学动力学控制 （2）外扩散控制 （3）内、外扩散的影响均不能忽略 图中要示出C BG，C BS及C Be的相对位置，它们分别为气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处B的浓度，C Be是B的平衡浓度。如以产物A的浓度CA为纵座标,情况又是如何? 解(1)以产物B的浓度为纵座标 (2)以产物A的浓度为纵座标 6.3 某催化剂,其真密度为3.60g/cm3,颗粒密度为1.65g/cm3,比表面积为100m2/g.试求该催化剂的孔容,孔隙率和平均孔半径. 解: 6.13 在150℃,用半径100μm的镍催化剂进行气相苯加氢反应,由于原料中氢大量过剩,可将该反应按一级(对苯)反应处理,在内,外扩散影响已消除的情况下,测得反应速率常数k p=5min-1, 苯在催化剂颗粒中有效扩散系数为0.2cm2/s,试问: (1)在0.1Mpa 下,要使η=0.8,催化剂颗粒的最大直径是多少? (2)改在2.02Mpa下操作,并假定苯的有效扩散系数与压力成反比,重复上问 的计算. (3)改为液相苯加氢反应,液态苯在催化剂颗粒中的有效扩散系数10-6cm2/s. 而反应速率常数保持不变,要使η=0.8,求催化剂颗粒的最大直径. 解: 用试差法从上二式可解得当η=0.8时,需d p<6.36cm (2)2.02Mpa时,De≈0.2×0.101/2.02=0.01 cm2/s,与此相对应: 同上法可求得当η=0.8时,需d p<1.42cm (3)液相反应时,De=1×10-6cm2/s,与此相应的φ为21.51dp,同上法可求得当η=0.8时,需d p<0.0142cm. 6.14 一级不可逆反应A B,在装有球形催化剂的微分固定床反应器中进行温度为400℃等温,测得反应物浓度为0.05kmol/m3时的反应速率为 2.5 kmol/m3床层﹒min ,该温度下以单位体积床层计的本征速率常数为k v=50s-1,床层孔隙率为0.3,A的有效扩散系数为0.03cm2/s,假定外扩散阻力可不计,试求: (1)反应条件下催化剂的内扩散有效因子 (2)反应器中所装催化剂颗粒的半径 实验测得(-R A)=0.0417 kmol/s﹒m3床层, 解上二式得η=0.0167,可见内扩散影响严重. 由η=1/φ=1/8.13dp=0.0167,可解出dp=7.38cm,即反应器所装催化剂的颗粒半径为3.69cm. 6.15 在0.10Mpa,530℃进行丁烷脱氢反应,采用直径5mm的球形铬铝催化剂,此催化剂的物理性质为:比表面积120m2/g,孔容0.35cm3/g,颗粒密度1.2g/cm3,曲节因子 3.4.在上述反应条件下该反应可按一级不可逆反应处理,本征反应速率常数为0.94cm3/gs,外扩散阻力可忽略,试求内扩散有效因子. 解:丁烷分子量为58,λ=10-5cm,
化学反应工程习题第三章
第三章 理想反应器 8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。 9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。 10.全混流反应器的返混_______。 11.平推流反应器的返混为_______。 14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。 15.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。 16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。 18. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 19. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间 0t 不包括下列哪一项_______。 A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 24.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.02 ，当l mol C A /10=时， 求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 25.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10 =时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 30.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 31.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 33. 一级不可逆液相反应A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A x ，每批 操作时间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_______3 m 。（C ） A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 39. 对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调增 大，则最适合的反应器为_______。
反应工程总复习题(答案)
化学反应工程试题答案 一、单选题：（共60小题，每题0.5分） 1、化学反应工程是研究如下问题的学科：（A） A、化学反应器工程问题 B、化工单元操作 C、反应器特性 D、传递特性 2、化学反应工程研究的对象是：（A） A、化学反应器 B、单元操作 C、化工流程 D、化学工艺 3、连续操作的反应器的独立变量为（C） A、浓度 B、反应时间 C、反应器体积大小 4、理想混合的间歇反应器的独立变量为（B） A、反应速率 B、反应时间 C、反应空间 5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是：（C） A、反应物浓度 B、反应时间 C、反应空间 6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A） A、参数随时间变化 B、参数随空间变化 C、累积量为零 D、累积量不为零 7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 10、若CSTR的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 11、在CSTR中进行一级不可逆反应，最多可以有几个定常态操作点？（D） A、0 B、1 C、2 D、3 E、4 12、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？（C） A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR