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），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为
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 1.000 100.0
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
所以，反应器出口气体组成为：
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 39.39
2 反应动力学基础
2.1在一体积为4L 的恒容反应器中进行A 的水解反应，反应前 A 的含量为
12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL ，反应物A 的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A 的浓度随时间变化的数据如下：
反应时间（h ） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 C A (mol/L) 0.9 0.61 0.42 0.28 0.17 0.12 0.08 0.045 0.03 试求反应时间为3.5h 的A 的水解速率。
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/.6.1
α-==-mol l h
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
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： 1.50.5
0.8/min =?A A B r C C mol l
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 1.50.5222
00.80.80.8(1)===-A A B A A A r C C C C X
由（2.6）式可知
00
(1)??
???
?--==-=A A A A A A d C X dC dX r C dt dt dt
代入速率方程式
22
00.8(1)=-A A A A dX C C X dt
化简整理得
00.8(1)=-A
A A dX C dt
X
积分得
00.81=
-A
A A X C t X
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？
0.125/.-=
=dC
A r mol l h
A
dt
（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。
2.8常压下，在钒催化剂上进行SO 2氧化反应，原料气组成为7%O 2及82%N 2。试计算转化率为80%时的最佳温度。二氧化硫在钒催化剂上氧化的正反应活化能
为
4
9.21110/?J mol ，化学计量数等于2，反应式为： 223
12+?SO O SO
其平衡常数与温度的关系为：
log 4905.5/ 4.6455=-p e K T
该反应的热效应4
9.62910/-=?r H J mol 。
解：（1）求出转化率为80%时各组分的分压： 以100mol 为基准
x SO 2 O 2 SO 3 N 2 ∑ 0 7.0 11.0 0 82.0 100.0 0.80 7(1-0.80)=1.4 11-5.6×0.5=8.2 5.60 82.0 97.2
2222332233320.1013 1.4/97.2 1.4610()0.10138.2/97.28.5510()0.1013 5.6/97.2 5.8410()0.101382/97.28.5510()
----==?=?==?=?==?=?==?=?SO SO O O SO SO N N p Py MPa p Py MPa p Py MPa p Py MPa
（2）求与上述组成对应的平衡常数K P 值：
3
22
3
0.5
0.5
335.841043.261.46108.5510---?? ?
??
?=
==??SO P SO o
p K p p
(3)求平衡温度Te
log 4905.5/ 4.6455
4905.5780.96.282
=-==p e e K T T K
(4)利用（2.31）式求逆反应活化能E 值
4
459.629109.21110 1.40310/2ν-??=-=?-=? r
r H E E J mol
(5)利用（2.31）式求最佳温度T OP
2.11在210℃等温下进行亚硝酸乙脂的气相分解反应：
2523251122→++C H NO NO CH CHO C H OH
该反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为
14411.3910exp( 1.89710/)()-=?-?k T s ，若反应是在恒容下进行，系统的
起始总压为0.1013MPa ，采用的是纯亚硝酸乙脂，试计算亚硝酸乙脂分解率为
80%时，亚硝酸乙脂的分解速率及乙醇的生成速率。 若采用恒压反应，乙醇的生成速率又是多少？
解：（1）恒容过程，其反应式可表示为：
1122→++A B C D
反应速率式表示为：
0(1)==-A A A A r kC kC X
设为理想气体，反应物A 的初始浓度为：
2003140014260.1013 2.52310/8.31410483
(1) 1.3910exp(18973/)(1)
1.3910exp(18973/483)
2.52310(100.8) 6.11210/.----=
==???=-=?-?-=?-???=?A A A A A A A Py C mol l RT r kC X T C X mol l s
亚硝酸乙脂的分解速率为： 66.11210/.-==?A A R r mol l s
乙醇的生成速率为：
61 3.05610/.2-==?D A R r mol l s
（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化。
10.50.51/1
1
δυυ++-===∑A t A
由于反应物是纯A ，故有：y A0=1。
由（2.52）式可求得组分的瞬间浓度：
22001426(1) 2.52310(10.8) 2.80310/11110.8
1.3910exp(18973/483)
2.80310
3.39510/.δ-----?-===?++??==?-??=?A A A A A A A A C X C mol l
y X r kC mol l s
乙醇的生成速率为：
61
1.69810/.2-==?D A R r mol l s
2.12甲烷与水蒸气在镍催化剂及750℃等温下的转化反应为：
422224+→+CH H O CO H
原料气中甲烷与水蒸气的摩尔比为1：4，若这个反应对各反应物均为一级，已知k=2l/mol.s,试求：
（1） （1） 反应在恒容下进行，系统的初始总压为0.1013MPa ，当反应器出口
的CH 4转化率为80%时，CO 2和H 2的生成速率是多少？ （2） （2） 反应在恒压下进行，其他条件如（1），CO 2的生成速率又是多少？
解：（1）由题意可将反应速率表示为：
24+→+=C A B A B C D
r kC C
对于恒容过程，则有
0003
003
330
0(1)20.10130.2 2.38210/8.314101023
44 2.382109.52810/----=-=-?===???==??=?A A A B B A A A A B A C C X C C C X P C mol l RT C C mol l
当X A0=0.8时
3403330043665(1) 2.382100.2 4.76410/29.528102 2.382100.8 5.71710/2 4.76410 5.71710 5.44710/.44 5.44710 2.17910/.----------=-=??=?=-=?-???=?===????=?==??=?A A A B B A A C C A B D C C C X mol l
C C C X mol l R r kC C mol l s R r mol l s
（2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化
1412/2
1
δυυ+--===∑A t A
反应物A 的原始分率：
01
0.214=
=+A y
由（2.52）式可求得转化率为80%时的浓度：
3400(1) 2.38210(10.8)
3.60910/1120.20.8δ---?-===?++??A A A A A A C X C mol l
y X
2.14在Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应：
65326636(）?+C H CH CH C H C H
以A,B 及R 分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：
（1）σσ+?A A （2）σσ?+A B R
（3）σσ?+B B
若表面反应为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。
解：根据速率控制步骤及定态近似原理，除表面反应外，其它两步达到平衡，描述如下：
θσσ
θθθ+?=
=A V
A A A A V
A
p A A K K p
σσθθ?+=-
A A R
B A B R
r k kp
θσσθθθ?+==B V B B B B V
B
p B B K K p
以表面反应速率方程来代表整个反应的速率方程：
θθ=-
A A R
B r k kp 由于1θθθ++=A B V
将,θθA B 代入上式得： 1θθθ++=A A V B B V V K p K p
整理得：
1
1θ=
++V A A B B K p K p
将,,θθθA B V 代入速率方程中
()/111-=-=
++++++ A A R B B A B R P
A A A
B B A A B B A A B B kK p kp K p k p p p K r K p K p K p K p K p K p
其中
/== A P A B k kK K kK kK
2.15在银催化剂上进行乙烯氧化反应：
2422422+→C H O C H O
化作22()()2()+→A B R 其反应步骤可表示如下：
（1）σσ+?A A （2）222σσ+?B B （3）σσσσ+?+A B R
（4）σσ?+R R
若是第三步是速率控制步骤，试推导其动力学方程。
解：根据速率控制步骤及定态近似原理，除表面反应步骤外，其余近似达到平衡，写出相应的覆盖率表达式：
(1)σσ
θθ+?=A A A V A A K p
2(2)22σσθθ+?=B B B V B B K p (4)σσθθ?+=R R R V R R K p 整个反应的速率方程以表面反应的速率方程来表示： θθθθ=-
A A
B R V r k k
根据总覆盖率为1的原则，则有： 1θθθθ+++=A B R V
或
1θθθθ+++=A A V B B V R R V V K p K p K p
整理得：
1
θ=
++V A A B B R R K p K p K p
将,,,θθθθA B R V 代入反应速率方程，得：
22
2(/(1)θθ-=-=
+++ A B R A A A B B V R R V A A B B R R k p p p K r kK p K p kp K K p K p K p
其中
/==
A B
R k kK K K k kK
2.16设有反应→+A B D ，其反应步骤表示如下：
（1）σσ+?A A （2）σσ→+A B D （3）σσ?+B B
若（1）速率控制步骤，试推导其动力学方程。
解：先写出各步的速率式：
123(1)(2)(3)σσθθσσθσσ
θθ+?=-→+=?+=-aA A V dA A S A
dB B aB A V A A r k p k A B D r k B B r k k p
由于（1）是速率控制步骤，第（2）步是不可逆反应，其反应速率应等于（1）的吸附速率，故有： θθθ-=aA A V dA A S A k p k k
整理得：
θθ=
+aA A V A S dA k p k k
根据定态近似原则
0()()/θθθθθθθθθθ=-+==+=++=++B
S A dB B aA A V S aA A dB B S A aA A V aB B V
S aA
S aA A
B aB B V dB
S aA
d k k k p dt
k k p
k k k p k p k k k k p k p k k k
因为1θθθ++=A B V
将,θθA B 代入上式，化简后得：
1
1θ=
+
++V aA A
B B
S dA
k p K p k k
最后将,θθA V 代入吸附速率式，即为该反应的动力学方程式。
1()1-+==
+++++++aA A
aA A dA
S dA S aA A
aA A
S dA aA A S dA B B
B B S dA
k p k p k k k k k p r k p k k k p k k K p K p k k
2.17一氧化碳变换反应：
222()()()()+→+CO A H O B CO C H D
在较低温度下，其动力学方程可表示为：
1=
++A B
A A C C kp p r K p K p
试拟定该反应的合适的反应步骤。
解：根据题意，假设反应步骤如下：
(1)(2)(3)σσσσσσ+?+→+?+A A A B C D
C C
并假设第二步是控制步骤，其速率方程就代表了整个反应的速率方程：
θ=S A B r k p
其余的两步可认为达到平衡，则有：
θθθθ==A A A V C C C V K p K p
由于1θθθ++=A B V ，有：
1
1θ=
++V A A C C K p K p
将,θθA V 代入速率式，得：
11=
=
++++S A A B A B
A A C C A A C C k K p p kp p r K p K p K p K p
式中=S A k k K 。故上述假定与题意符合。但上述假定的反应步骤不是唯一的。
2.19在Ni 催化剂上进行甲烷化反应：
2423+?+CO H CH H O
由实验测得200℃时甲烷的生成速率R CH4及CO 和H 2的分压p CO ,p H 2的关系如下： p CO (MPa) 0.10 0.18 0.408 0.72 1.05 p H2(MPa) 0.1013 0.1013 0.1013 0.1013 0.1013 R CH4
()
min ?mol g
37.3310-? 21.3210-? 23.0010-? 25.2810-? 27.7010-? 若该反应的动力学方程可用幂函数表示，试用最小二乘法求一氧化碳的反应级
数及正反应速率常数。
解：由题意可写出速率方程式：
42
'β
=a CH CO H
r k p p
但由于氢的分压保持为0.1013MPa 的恒定值，反应速率式可简化为：
4=a
CH CO r kp
式中
2
'β
=H
k k p 。将速率式直线化：
4ln ln ln =+CH CO
r k a p 或=+y b ax
式中
4ln ,ln ,ln ===+CH CO
y r b k x p ，由残差平方和最小而导出最小二乘法的
系数计算式：
2
2
1
-=??-????=
-??∑∑∑∑∑∑∑x y m xy a x m x
b y a x m
序号 y x x 2 xy
1 -4.916 -2.303 5.30
2 11.32 2 -4.328 -1.715 2.941 7.421
3 -3.507 -0.897 0.80
4 3.144 4 -2.941 -0.329 0.108 0.966
5 -2.564 -0.049 0.002 -0.125 ∑ -18.2
6 -5.293 9.15
7 22.73
将累加值代入a,b 系数式中，得：
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.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）002220
00001()(1)110.95169.6min(2.83)
5.60.0210.95
===?---=
?=?-??Af
Af 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+→++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%。
（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 mol 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
3.7拟设计一反应装置等温进行下列液相反应：
212
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
122
21211221===++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 CH COH CH COCH C H OH
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
00000011
ln
()(1)111
ln 56.370.94min 0.810.989
()(0.9415)300===---===-=+=+=?
?Af
Af 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/min ==Q l
苯酚浓度0 3.20.989 3.165/==?=苯酚
A A C C X mol l
苯酚产量018.82 3.16559.56/min 335.9/=?==苯酚
Q C
mol kg h
（2）全混流反应器
00000(1)(1)
(1)
3000.08(10.989)
0.2669/16.02/min
0.989
==
---?-=
=
==A Af Af r A Af Af r Af Af
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/min 285.9/=??==苯酚Q C mol 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：
32
31.6/.28.2/.+→=→=R A D A A B R r C kmol m h
A D
r C kmol 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)
2300.1
2
0.1
2
30 1.61
(
)/() 1.616.4110.25(1)2(10.95)0.1/11ln(110.25)110.2510.25
0.2305/0.2305
0.11532
-=-===++=-=-==-=-
=++==
==?
?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 kmol m C S dC C C kmol 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：
0.95
32.8(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）
301=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
300.4
1/0.4=
=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 kmol m
由于：
0()()=+=+=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
33268/.14/.→=→=A A R B A B r C kmol m h
B R
r C kmol 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）
0010021122222
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：12
1211
01(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
122
240.7410.90.741 3.249 4.6767.925680.2(10.741)(10.9)??-=+=+=+=???--??r r r V V V m
(2)
2
1021111
10
1101
3414(1)0.0518
34140.0912314=-=-==-=--=
=B A B
A A Af
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
13.2494
0.0912314=
-B B C C 解得C B1=0.005992 kmol/m 3
同理
21222222
0224.6760.005992
4341434(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：2020.001262 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--=Ai Ai
i
Ai C C C τ 对B: 1
2
3414--=-Bi Bi i
Ai Bi C C C C τ
当i=1时，
01
12
1
68-=A A A C C C τ （1） 1
1
2
11
3414=-B A B C C C τ （2）
当i=2时，
12
2
2
2
68-=A A A C C C τ （3） 2
2
2
22
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:
2212
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 B2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。
3.12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()
--=
-Ai Ai
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
6.48/4.0602.286410.33/4.0460.0186460129.6min
4.0?=
=??==???==A B C mol l
C mol 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 mol l X
若i=2,则（B ）式变为：
22210.04056 1.51130.887 4.364+-==A A A C C C 解之得：213.20
/,0.506==A A C mol l X
若i=3,则（B ）式变为：
23320.04056 1.51130.887 3.2+-==A A A C C C 解之得：312.53
/,0.609==A A C mol l X 即：三釜串联能满足要求。
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 1.520.95
18.02(1)52(10.95)
??=
==-??-A A r A A Q C X V m kC X
（1） （2） 两个等体积全混流反应器串联
001
1 1.5 1.5
01
00212 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： 1211.5
1.512()
(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
001
1 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：312 4.758==r r V V m
（2） （3） 此时的情况同（1），即318.03
=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：
00102.040min 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
02
120.80,(1)0.02/402==-==
=-A A A A R
A R
X C C X kmol m C k C k C τ
即为：
2
301000.080
0.02372/0.02372
0.23720.1+-===
==A R R R R A C C C kmol 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
0000
00003600.690.25
0.8871/70
0.88711000 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 kmol h M F C mol l Q Q W F kmol h M C mol l
ρρ 02
1232()=-+A A
A B A C C X k C k C k C C τ （1）
212=
-B A B C k C k C τ （2） 0
3-=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 mol l ，所以B 的收率为：
022 1.016
82.60%
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 mol l
所以D 的收率为：00.23129.40%
2.46===D D A C Y C
4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据，改用活塞流反应器生产乙二
醇，试计算所需的反应体积，并与间歇釜式反应器进行比较。
解：题给条件说明该反应为液相反应，可视为恒容过程，在习题 3.2中已算出：
0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C m
o l l 所以，所需反应器体积：
000
00000(1)()
275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-?-?
A
X A
r A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X l kC X
由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小，间歇釜式反应器的反应体积大，这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。
4.7拟设计一等温反应器进行下列液相反应：
12
2,2,+→=→=R A B
S A
A B R r k C C A S r k C
目的产物为R ，且R 与B 极难分离。试问：
（1） （1） 在原料配比上有何要求？
（2） （2） 若采用活塞流反应器，应采用什么样的加料方式？ （3） （3） 如用间歇反应器，又应采用什么样的加料方式？
解：对于复合反应，选择的原则主要是使目的产物R 的最终收率或选择性最大，根据动力学特征，其瞬时选择性为：
211
12/=
+A B S k C k C
由此式可知要使S 最大，C A 越小越好，而C B 越大越好，而题意又给出R 与B 极难分离，故又要求C B 不能太大，兼顾二者要求：
（1）原料配比，如果R 与B 极难分离为主要矛盾，则除去第二个反应所消耗的A 量外，应按第一个反应的化学计量比配料，而且使B 组分尽量转化。
（2）若采用PFR ，应采用如图所示的加料方式，即A 组分沿轴向侧线分段进料，而B 则在入口处进料。
（3）如用半间歇反应器，应采取B 一次全部加入，然后慢慢加入A 组分，直到达到要求的转化率为止。
5.1设F(θ)及E(θ)分别为闭式流动反应器的停留时间分布函数及停留时间分布密度函数，θ为对比时间。
（1） （1） 若该反应器为活塞流反应器，试求
（a ） （a ） F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2) (2)若该反应器为全混流反应器，试求
（a ）F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2) (3) 若该反应器为一个非理想流动反应器，试求
（a ）F(∞)(b)F(0)(c)E(∞)(d)E(0)(e)0∞
?
()E d θ?
(f)0∞
?
()E d θθ?
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
（2） （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 （3） （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 θ?
=1
(f) 0
∞?()E d θθ?
=1
5.2用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时间的关系如下：
022
2313
≤??=-≤≤??≥?
()t c t t t t
试求：
（1） （1） 该反应器的停留时间分布函数F(θ)及分布密度函数E(θ)。
（2） （2） 数学期望θ及方差2θσ。
（3） （3） 若用多釜串联模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？
（4） （4） 若用轴相扩散模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？
（5）若在此反应器内进行一级不可逆反应，反应速率常数k=1min -1，且无副反应，试求反应器出口转化率。
解：（1）由图可知C 0=C(∝)=1.0，而F(θ)=F(t)=C(t)/ C(∝)，所以：
0208
22308121312
≤≤?
?
==-≤≤≤≤??≥≥?
,.()(),
..,.t F F t t t t ?θθθ
如下图所示：
由（5.20）式可得平均停留时间：
[]11
225∞===+=???()()()().min
t tE t dt tdF t F t dF t
即为上图中阴影面积。由（5.5）式得：
21
230
3
??==≤≤???
()() t dF t E t t dt t
所以：
00825
0812012??
==≤≤???
.()().... E tE t ?θθθ
如右图所示：
. 化学反应工程试卷及答案 一、填空题（共25分,每空1分） 1．化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系， 即 ，而且着重研究传递过程对 的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。 3．对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为 ；反应产物C 的生成速率表达式为： 。 4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 和 。 5．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) 1 1n A A C k r = 1E S A → (2) 22n A A C k r = 2E 在Ao C 和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中S p C C /增大，表明活化能1E 与2E 的相对大小为 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中S p C C /增大，表明反应级数1n 、2n 的相对大小为 。 6．单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为 。 7．全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 。 8．对催化剂性能影响最大的物理性质主要是 、 和孔体积分布。 9．复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和_____________。 10．在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为 。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为 。 11．对于反应级数0
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
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
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t c r d d A A - =-，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 →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B 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) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 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。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
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》期末考试试题A 卷参考答案 一、填空（每空3分，共24分） 1、在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就 愈小 。 2、气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠__分子引力__结合的，而化学吸附是靠__化学键__结合的。 3、在等温活塞流反应器中进行一级均相反应，反应器体积不变，进口浓度C A0从1mol/L 增加到2mol/L ，如果出口转化率不变，则进料体积流量V 0必须 不变 ； 4、活化能的大小直接反映了___反应速率 _____对温度的敏感程度。 5、对于等温下进行串联反应S P A k k ?→??→? 21，在达到相同转化率的情况下，平推流反应器的效果 优于 全混流反应器。 6、用阶跃示踪法测停留时间分布时，通入示踪物5秒后测得F(t)=0.8，这说明通过该反应器的流体中80%的停留时间为 小于等于5秒 ，20%停留时间为 大于5秒 。 二、选择题（每题3分，共24分） 1、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__A 。 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 2、全混流反应器停留时间分布特征值方差2θσ为 B 。 A 、0 B 、1 C 、t D 、∞ 3、气相反应2423CO H CH H O +?+，进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子c o δ= A 。 A . -2 B. -1 C. 1 D. 2 4.反应级数n= C 时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。 A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 2 5、对于单一反应组分的平行反应((A S A P →→主），副），其瞬间收率A ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 A 。 A.全混流反应器 B. 全混流串接平推流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 平推流反应器 6. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为 B 。 A. E （t ）曲线 B. F （t ）曲线 C. I （t ）曲线 D. y （t ）曲线 7、反应物A 的水溶液在等温全混流反应器中进行两级反应，出口转化率为0.4，若改为等体积的活塞流反应器中进行，则出口转化率为 C 。
2. () ()() ()s t k t k x k t A 3099.01ln 1309.01ln 1301ln 1 =???? ??? ? --=+--=--= 6. 1) () 3 123.002.07 .017 .038.01111m x x k q V x x k q V A A v A A v =?-?=-?=?-? == τ 2) ()()()() 3063.07.01ln 38 .002 .01ln 1ln 1 m x k q V x k q V A v A v =-?-=-?- =?-?-== τ 7. () 1 2 ,0 2,3.0122411411-?=?=++-++-= l m o l C s k k C k k C A A A τττττ 7.01 3 .0102,0=-=-=A A A A C C C x 8. ?∑=?==?=?== t m i v t t E dt t E t F t C t C t C M q t E 0 1 0)()()()(1.0)(2 2.0)()( ()s t t E t t E t t i i i i i i i 23.56975 .065 .3)()(8 1 8 1== ??= ∑∑==-
10. () () s t t E t t E t t t C t C M q t E g t C t q M i i i i i i i v i v 39.37)() ()(23 1.0)()(23)(8 1 8 108 1 0=??= ?== =?=∑∑∑==- = CSTR: () 1122.082 .0182.039.37111 -- - -= -?=-?= s x x t k A A 97.0)()(81 8 1=??= ∑∑==- i i i i i i Ai A t t E t t E x x E (t ) Time / min F (t ) Time /min
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
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 - =-=-+-=-?-=- ====∴ ==-=-=-=-→∞
《化学反应工程》试题库 一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一 反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K
时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0)
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
一、填空（40分） （1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （3）空间速度是指 ___________ ， 空间时间是指 __________。 （4）反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 （6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、 及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0． （10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系： 外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较； 内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。 （11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用 反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主 要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指
泰山医学院****～****学年第**学期 ****级临床医学专业本科《化学反应工程》试卷(A) 一、选择题（每小题1分，共 10 分。请将答案填在下面的表格内） 1.化学反应CO+3H 2CH 4 +H 2O ，其中化学反应计量系数为-1的是那种物质( )。 A.CO B. CH 4 C. H 2O D. CO 、 CH 4 、H 2O 2.气相反应A+3B C+D 进料时无惰性气体，A 、B 以2:1摩尔比进料，则膨胀因子δCO =（ ）。 A.2 B.1 C.-1 D.-2 3.对于一非恒容均相化学反应a A A a B B,反应组分A 的化学反应速率-v =( ) A.–v A =Vdt dn B - B. –v A =Vdt dn A - C.–v A =dt dc A - D. –v A =dt dc B - 4.全混流反应器的容积效率η=1.0，该反应的反应级数n=( )。 A. <0 B. =0 C. ≥0 D. >0 5.对于反应级n >0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用（ ）。 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 6.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t o 不包括下列哪项（ ）。 A.加料时间 B.物料冷却时间 C.反应时间 D.清洗釜所用时间 7.对于气—液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应程度，应选用（ ）装置。 A.填料塔 B.喷洒塔 C.鼓泡塔 D.板式塔
8.停留时间分布函数F(t)的定义为（ ）。 A. F(t)=dt t dF )( B. F(t)= )() (t dF t dF C. F(t)= ∞N N t D. F(t)= ∞N N 9.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（ ）。 A.粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 C.床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度 10.流化床反应器中的操作气速v o 是根据具体情况定的，一般取流化数v o /v mf 有（ ）范围内。 A. 0.1~0.4 B. 1.5~10 C. 10~15 D. 0.4~1.5 二、填空题（每空 1 分，共 20 分） 1.），它和接触时间成（ ）关系。 2. 用阿累尼乌斯方程来描述反应速度常数与反应温度的关系式（ ），对一给定反应温度升高，反应速率常数将（ ）。 3. 对于间歇系统中进行的化学反应v A A + v B B= v R R,用A 物质表示的反应进度定义为（ ）。 4. 具有良好搅拌装置的釜式反应器按（ ）反应器处理，而管径小、管子较长和流速较大的管式反应器按（ ）处理。 5. 实际流动反应器当t=0时，停留时间分布函数F(t)=（ ），当t=∞时，停留时间分布函数F(t)=（ ），停留时间分布密度函数为（ ）。 6. 催化剂失活主要是（ ）、（ ）、（ ）三类。 7. 气固相反应器主要分（ ）和（ ）两大类。 8. 气体组分在固体催化剂中的扩散过程主要形式有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 9. 物料衡算式的基本表达形式为（ ）。 三、简答题（每题 6 分，共 36 分） 1. 连串反应（等温恒容下的基元反应）A k1 P k2 S 描绘组分A 、P 、S 随时间的变化关系图 。
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t c r d d A A - =-，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 →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B 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) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 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。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
1绪论 1.1解：（1）由（1.7 ）式得反应的选择性为： S = Y = 0.621 = 0.9611 二96?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），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为 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皿、n p和n c分别为：n=n AO（1-X A）=7.672 mol n p=n AO Y P=18.96 mol n c=n AO（X A-Y P）=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（nv）氧气（n。）和氮气（n N）的摩尔数分别为： nw=n w+n p+2n c=38.30 mol n o=no//2n p-3/2n C=0.8788 mol n N=n N O=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： CO 2H 2 二 CH 3OH 2C0 4H 2 (CH 3)2O H 2O CO 3H 2 CH 4 H 2O 4CO 8H 2 C 4H 9OH 3H 2O CO H 2O CO 2 H 2 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 ___________ 冷凝分离 Bkg/h 粗甲醇 lOOkmol 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 原料气 Akmol/
反应工程 一、填空题(共20空，每空3分，共60分) 1.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指___ ____、____ ____、___ ____。 2.化学反应过程按操作方法分为___ ____、____ ____、___ ____操作。 3.活化能的大小直接反映了________ _________对温度的敏感程度。 4. 一级连串反应A S 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______ _______。 5.生成主产物的反应称为_________ ________，其它的均为_______ ________。 6. 如果平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应__ _____。 7.对于恒容的平推流管式反应器____ ____、____ ____、___ ________一致。 8.全混流反应器的空时τ是_____ ____与_____ ____之比。 9. 对于可逆的放热反应A R 2，使反应速率最大的反应温度=opt T _____ ____。 10.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______ ___。 二、单项选择题（共10小题，每题3分，共计30分） 1. 如果平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应_______。 A. 提高浓度 B. 提高温度 C. 降低浓度 D. 降低温度 2.气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=____。 A. -1 B. -1/2 C. 1/2 D. 1 3.气相反应CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子 CO δ=_______。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 4.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 5.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_______。 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 6.全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 7.一级连串反应A S K 12P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。
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，计算进料原料其中x i =y i i i i m i i
1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B 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 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。 4.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。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优 空时 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。