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化学反应工程许志美课后习

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化学反应工程课后习题解答全解PPT教案

化学反应工程课后习题解答全解PPT教案

pA 0.0586t3 3.3119t2 82.305t 996.12
（3）对回归方程求导，得到微分方程
dpA 0.1758t2 6.6238t 82.305 dt
（4）由微分方程求各点的斜率，如下表
第78页/共94页
时间 0.0 2.5 5.0 10.0 15.0 20.0
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
.5 .5 .4 .4
pA 1000 800 666. 446. 306. 206.
-（dp4A/）dt 对r8A 2.3ddptA66~.8pA
75 53.5
分7别5取自然8 对数，8 得到数据如下 33.6 22.5 20.1
pA 10500 84040 68616. 44476. 30036. 24096.
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
【解】
（1）参照例2-.57将系.统5 总压.力4 转化.4为A
组分分压数
pA
pA0
P0 A
P
其中
A
31 2 1
pA
pA0
pA0 2
P
1.5 pA0
P 2
1500
0.5P
由此式可得到 A 组分分压随时间的变化数据见下表
因产物P的选择率为
S rP 2cA 2 0.6667 66.67% rP 2rR 3cA 3
所以产物P的收率为
YA S xA 0.66670.8571 0.5714 57.14%
第167页/共94页
3-9 A P T 555K, P 0.3MPa,
yA0 0.30, y惰0 0.65, FA0 6.3mol/ s,

化学反应工程课后习题答案.

化学反应工程课后习题答案.

化学反应工程课后习题答案.work Information Technology Company.2020YEAR1 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 Akmol/h 100kmol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。

化学反应工程第二版课后答案.word

化学反应工程第二版课后答案.word

化学反应工程第二版答第一章习题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 A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E(3)2A+2B ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C 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。

反应工程课后习题参考答案

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。

工程硕士研究生化学反应工程分析课程的思考

工程硕士研究生化学反应工程分析课程的思考

2008年第1期(总第99期)[作者简介]应卫勇(1957-),男,教授,博导,博士;许志美(1962-),男,副教授,硕导,在职博士生;房鼎业(1941-),男,教授,博导;朱开宏(1943-),男,教授,硕导。

工程硕士研究生化学反应工程分析课程的思考应卫勇,许志美,房鼎业,朱开宏(华东理工大学化工学院,上海200237)[摘要]化学反应工程分析课程是化学工程领域工程硕士研究生的学位必修课。

本文介绍了化学反应工程分析课程的作用、数学模型方法和教材,提出了化学反应工程分析课程建设的内容,如因材施教,案例分析,网站建设,教学管理,教师队伍和教学讨论等。

[关键词]工程硕士;化学反应工程分析;课程建设T hinking on Analysis of Chemical ReactionEng ineering for M aster of EngineeringYing Weiyong,Xu Zhimei,Fang Dingye,Zhu KaihongAbstract:A naly sis of Chem ical Reactio n Engineer ing is the course of master degr ee of eng ineering in the specia lty o f Chemical Eng ineering.T he function,method of mathematical model and text of A naly sis of Chemica l Reactio n Eng ineering ar e intro duced.T he co nstr uction o f the cour se is presented,such as teaching acco rding to the char acteristics of students,case ana lysis,establishment of web-side,manag e -ment o f teaching ,g ro up of t eacher and discussion.Key words:M aster o f eng ineering ;A nalysis o f Chemical Reaction Engineering ;Cour se constructio n化学反应工程分析是化学工程领域工程硕士研究生的学位必修课,本课程以化学反应工程的基本原理为基础,为已具备反应工程知识的学生拓宽反应工程分析方法,增强学生的工程分析和解决工程实际问题的能力。

化学反应工程原理例题与习题-许志美-华东理工大学出版社

化学反应工程原理例题与习题-许志美-华东理工大学出版社

反应器出口
C2 H2 HCl
1
1- z
1 .1
1 .1 - z
C2 H3 Cl
0
z
∑
2 .1
2 .1 - z
按题意 : 反应器出口气体中氯乙烯含量为 0 .85 , 则
所以反应掉的量 z 为:
z 2 .1 -
z=0
.85
z = 0 .965mol
C2 H2 转化率为 xC H 22
xC H 22
=
0
率 ) , C4 H2 O3 含量为 0 .010 9 ( 体 积分 率 ) , 其余 为 空气。 求 进料 混 合气 中
C6 H6 的浓度 ( 以摩尔分率表示 ) 、C6 H6 的 转化 率、C4 H2 O3 的收率 和平 均选
择性。
解 : C6 H6 在混合气体中浓度 cA0 :
cA0
=
79×0 78
.88 ×22
.4
2
000
=
9
.98×10 - 3
( 体积分率)
第1章 绪 论
·3·
式中 0 .88———C6 H6 的密度 ;
78———C6 H6 的分子量。
C6 H6 在反应器出口气体中浓度 为 3×10 - 4 ( 体积 分率 ) , 所 以 C6 H6 转
化率 xA 可用下式求得 :
xA
=
nA0 , cP0 ———物料 A, P 的初始浓度 (mol L ) ;
cA , cP ———物料 A, P 的终点浓度 (mol L) 。
(1 - 1) (1 - 2) (1 - 3)
1 .2 例 题
例 1 - 1 技术指标的计算
工业生产以 C6 H6 在 V2 O5 作 活性 组 分 的 催 化剂 上 进 行 催 化氧 化 制

化学反应工程原理例题与习题-许志美-华东理工大学出版社

化学反应工程原理例题与习题-许志美-华东理工大学出版社

-
n2 ) = 3 .200
( 5)
联立解式 (4) 和 (5) , 得到 n1 = 0 .834 , n2 = 0 .46。将此值 代入式 (3 ) 中
求得达到平衡时反应器出口物料组成为 :
组成 nA nB nP nR nS ∑
mol 0 .706 0 .166 0 .374 0 .834 0 .920 3 .000
C6 H6 + 4
1 2
O2
C4 H2 O3 + 2H2 O + 2CO2
在银催化剂上进行乙烯氧化反应生产环氧乙烷 : 即
第1章 绪 论
·7·
1 C2 H4 + 2 O2
C2 H4 O ,
C2 H4 + 3O2
2H2 O + 2CO2
进入催 化 反 应 器 中 的 气 体 组 成 为 : C2 H4 0 .15 , O2 0 .07 , CO2 0 .1 ,
CHCl
由于乙炔价格高于氯化氢, 通常使用的原料混合气中氯化氢是过量 的 , 设其过量 10 % 。若反应器出口气体 中氯乙 烯含 量为 90 % ( mol) , 试分
别计算乙炔的转化率和氯化氢的转化率。
1 - 9 乙苯脱氢反应在一绝热式固定床反应器中进行。生产流程采
用原料分离回收循环操作。某工厂生产中测得如下数据: 原料乙苯的进 料量为 100kg h , 而反应器出口物料经分析得知其中乙苯的流量 为46kg h ,
歇反应器中反应 , 测得 cA = 0 .3mol L, cB = 2 .4mol L, 问组分 P, S 浓度各为
多少 ? 以 B 为基准 , 反应物 B 的选择性、产物 P 的收率为多少 ?
解 : 反应 ( a ) 消耗的 A = ( cB 0 - cB ) = 4 .0 - 2 .4 = 1 .6mol L

化学反应工程课后答案

化学反应工程课后答案

第一章 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. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。

（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。

（ 三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。

（传质、传热、动量传递）6. 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）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。

（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。

（D ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。

（A ）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。

（参与反应的物质均处于同一相）2. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

（ap）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

（00K KK K n n n -=χ）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。

（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。

第二版化学反应工程课后习题答案

第二版化学反应工程课后习题答案

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 A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E(3)2A+2B ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C 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。

《化学反应工程》(第五版)第二、第三章部分课后习题答案

《化学反应工程》(第五版)第二、第三章部分课后习题答案

2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应， 300 7.09M 在300 ℃ 、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.04 10-4cm2/s，采用直 =7.04×10 5 径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。 解： 由已知条件：
T = 300 + 273.15 K = 573.15 K ; P = 7.09 MPa; kVC = 0.09 s −1 ; Deff = 7.04 × 10 − 4 cm 2 / s
P
∗ C4 H 8
⇒P
∗ C4 H 8
=
PC4 H6 PH 2 KP
−5
ka = ，并令ka = k，可得： kd
rC4 H8＝
k pC4 H8－pC4 H6 pH 2 / K p） （
1＋bC4 H（pC4 H6 pH 2 / K p）＋bC4 H6 pC4 H6 8
（1）C为控制步骤
n
rC4 H6＝kdθC4 H6 − ka pC4 H6 (1 − ∑θi ) − − − 1
2-12 用空气在常压下烧去催化剂上的积碳，催化剂颗粒直径为 e 1molO 5nm 5nm，颗粒有效导热系数λe=0.35J/(m.s.K),每燃烧1molO2放出 5.4 760 热量5.4 108J，燃烧温度760 ,时，氧在催化剂颗粒内的有效 5.4×10 760℃, 5 10 扩散系数为5×10-7cm2/s /s。试估计定态下，催化剂颗粒表面与中 心的最大温差。 解： 由已知条件：
θ 0.50 1 = DNH 3e = × = 2.54 × 10−4 cm 2 / s δ 2.5 787.32
2-11 求下述情况下，催化剂孔道中的CO的有效扩散系数。已知 气体混合物中各组分的摩尔分数：yH2O=0.50 yCO=0.1 =0.50， =0.1， 400 0.709MPa yCO2=0.06 yN2=0.24; =0.06， =0.24;温度400 400℃，压力0.709MPa 0.709MPa。催化剂平均 10nm 0.50 2.06 直径10nm 10nm，孔隙率0.50 0.50，曲折因子2.06 2.06。 解： d = 2ra = 10 nm = 10 −9 m ⇒ ra = 5 × 10 −9 m = 5 × 10 −7 cm

化学反应工程许志美课后习

化学反应工程许志美课后习

ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T 2
（1）T T 2 T1 8.4oC
T2
1
1 R
ln k 2
T 1 Ea k1
（2）T T 2 T1 12.7o C
若使反应速率提高一倍，活化能愈大，所需提高的温度愈小
2-6 反应温度上升10℃，反应速率加倍，Ea与T之间的关系？ 当T1(K)=300、400、600、800和1000K时，求Ea
L
VR
(d / 2)2
140.8m
4-15 在一活塞流反应器中进行下列反应： A k1 P k2 S
反应均为一级，已知 k1 0.30 min1, k2 0.10 min。1 A的最大进料量为3 m3 / h ,
且不含P与S。试计算P的最大收率和总选择性以及达到最大收率时所需反应器 的体积
若要xA=75%，需增加多长时间？
x
c kt A
A0
1 x
A
c kt A0 1
x A1
c kt 1 x
A0 2
A1
x A2
1 x A2
t1 1 t2 3
t2 15min
t t2 t1 10min
3-2 n=1，等温，证明xA=99.9%时所需反应时间是xA=50%
时所需反应时间的10倍
MAX
(
k1
k2
) k2 k1
k2
(
0.3)
0.1 0.10.3
0.1
xA.opt
(1
1
k )1 k2 /k1 1 k2
0.8075;
MAX 0.7145;
xA.opt
0.577;
0
3m3
/

化学反应工程第五版课后习题

化学反应工程第五版课后习题

第一章在银催化剂长进行甲醇氧化为甲醛的反响：进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2：4：〔摩尔比〕，反响后甲醇的转变率达 72%，甲醛的收率为 %。

试计算（1〕〔 1〕反响的选择性；（2〕〔 2〕反响器出口气体的构成。

解：〔 1〕由〔〕式得反响的选择性为：〔2〕进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2： 4：〔摩尔比〕，当进入反响器的总原料量为 100mol 时，那么反响器的进料构成为组分摩尔分率 y i0摩尔数n i0(mol)CH3OH2/ 〔2+4+〕=空气4/ 〔2+4+〕=水〔 2+4+〕=总计设甲醇的转变率为 X A，甲醛的收率为 Y P，依据〔〕和〔〕式可得反响器出口甲醇、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)= moln P=n A0Y P= moln C=n A0(X A-Y P)= mol联合上述反响的化学计量式，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= moln O=n O0-1/2n P-3/2n C= moln N=n N0= mol所以，反响器出口气体构成为：组分摩尔数〔 mol〕摩尔分率%CH3OHHCHOH2 OCO2O2N21. 1. 2 工业上采纳铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反响如下：因为化学均衡的限制，反响过程中一氧化碳不可以能所有转变成甲醇，为了提升原料的利用率，生产上采纳循环操作，马上反响后的气体冷却，可凝组份变成液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等局部放空，全局部经循环压缩机后与原料气混淆返回合成塔中。

以下列图是生产流程表示图冷凝分离合成原料气Bkg/h粗甲醇Akmol/h循环压缩100kmol放空气体原料气和冷凝分离后的气体构成以下：〔 mol〕组分原料气冷凝分离后的气体COH2CO2CH4N2粗甲醇的构成为 CH3OH %,(CH3) 2 O %,C3H9OH %,H2O %,均为重量百分率。

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3-4 间歇反应器，cA0=1mol/L，t=8min后，xA=0.8；
t=18min后，xA=0.9，求该反应的动力学关系？
cAn01kt
1 n 1
(1
x )1n A
1
t (1 x )1n 1
2
A2
t (1 x )1n 1
1
A1
18 8
(1 (1
0.9)1n 0.8)1n
1 1
n=2
x
c kt A
(nA0 nA) / a (10% 1.6) / (2* M HCHO )
xA 0.534 循环操作 0.635
n m w* mtotal MM
第2章 化学反应动力学
2-4 间歇反应器：CA0和xA相同（T1=20℃时，反应时间t1=8d；
T2=120 ℃时，反应时间t2=10min），试估算 Ea
ln k2 E ( 1 1 ) k1 R T1 T 2
T（K）
300
ln 2 Ea ( 1 1 ) R T T 10
Ea 0.5763T (T 10)
400
600
800
1000
Ea（kJ/mol） 53.59 94.51 210.92 373.43 582.05
第3章 理想间歇反应器
3-1 间歇反应器，n=2，t1=5min时，转化率xA=50%;
In
CA0 (CT 0 CA ) CA (CT 0 CA0 )
(CA )opt
CT 0 2
CA0
CP0 2
=
0.65+0.05 = 2
0.35kmol/m3
293K
:0.7k1
2.4=In
0.65(0.7 0.35(0.7
0.35) 0.65)
k1,同理K
求k2
In k2 E ( 1 1 ) E 65.94kJ / mol k1 R T1 T2
xA )(cB0
cA0xA)
kc
2 A0
(1
x
A
)(
cB0 cA0
xA)
kcA20 (1
xA )(
xA)
当
1时t cA0
xA
dx
0 kcA20 (1 xA )2
1 kcA0
xA (1 xA)
txA0.5 5.31h, txA0.9 47.7h，txA0.99 524.4h
当 1时t cA0
xA
dxA
0 kc2A0 (1 xA )( xA )
kcA0
1 (
1)
ln
( xA) (1 xA)
当 5时txA0.5 0.78h, txA0.9 2.78h , txA0.99 5.81h
(令 cB0 ) cA0
当C B0 /C A0 =β 越大，达到相同转化率所需的时间越短； 当C B0 /C A0 不变时，随x A 的增大，所需t 增大，且 x A 越高，t 增加越快
1 kt ln
1 x A
E
k k exp( a )
0
RT
等温时，k 一定
t 2
ln 1
1 x A2
ln
1
1 99.9%
10
t 1
ln 1
ln 1
1 x
1 50%
A1
3-3 n=1/2，10 min后xA=0.75, 30 min后转化率xA=?
CAn01kt
1 n 1
(1
x )n1 A
第1章 绪论
1-5 2HCHO C2H2 C4H6O2 ，原料分离回收循环操作，
甲醛初始浓度10%（质量比），出反应器1.6%，丁炔二醇
初浓度0，出口浓度7.65%，求 xA, ,,
xA
nA0 nA nA0
10% 1.6% 10%
0.84
(nP nP0 ) / p (7.65% 0) / (1* MC4H6O2 ) 0.635
rA
反应转化量 反应时间 反应区
=kCAn
ktcAn01
1 n 1
(1
xA)1n
1
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T 2 Ea 67.55 kJ / mol
k2 t1 k1 t2
2-5 C2H4二聚反应：(1) T=200℃，Ea=156.9 kJ/mol； C2H6二聚反应：(2) T=200℃，Ea=104.6 kJ/mol。为使反应 速率加倍，要提高多少温度？
1
1
t 30 1 (1 x )2
2 t 10
A2
1
1
1 (1 0.75)2
1
1
C
2 A0
kt
2
1
(1
x )2 A
xA2无解
假设xA=1时，时间为t3
1
1
t 1 (1 x )2 1 (11)2
3 t
A3 1
1
1 1 (1 x )2 1 (1 0.75)2
A1
t 20 min 3
30 min后反应物A完全转化，xA=100%
A0
1 x
k 0.5 L / (mol min)
A
3-8 在间歇反应器中进行二级反应 A P ，反应速率为 (-rA )=0.01c2Amol / s
当 c A0 分别为1，5，10 mol/L时，求反应到 cA=0.01 mol/L时，
所需反应时间。并对计算结果进行讨论。
kt 1 1 cA cA0
若要xA=75%，需增加多长时间？
x
c kt A
A0
1 x
A
c kt A0 1
x A1
c kt 1 x
A0 2
A1
x A2
1 x A2
t1 1 t2 3
t2 15min
t t2 t1 10min
3-2 n=1，等温，证明xA=99.9%时所需反应时间是xA=50%
时所需反应时间的10倍
3-12 在间歇釜式反应器中进行液相反应 A B P ，测得二级 反应速率常数：61.5102 L / (molgh) , cA0 0.307mol / L，计算当 cB0 / cA0 1和5时，转化率分别为0.5，0.9，0.99时所需的反 应时间，并对计算结果进行讨论。
rA
kcAcB
kcA0 (1
t1 9900s
t5 9980s
t10 9990s
对于二级反应，若1/CA>>1/CA0
，
kt
1 cA
反应时间t与反应物初始浓度无关。
3-10
生物化工中胰蛋白原转化成胰蛋白酶时，
dcA dt
kcAcS
在间歇反应实验中测得不同温度下反应速率于某时刻 tMAX
达到最大值
CT 0kt
(CA0
CP0 )kt
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T 2
（1）T T 2 T1 8.4oC
T2
1
1 Rln k 2源自T 1 Ea k1（2）T T 2 T1 12.7o C
若使反应速率提高一倍，活化能愈大，所需提高的温度愈小
2-6 反应温度上升10℃，反应速率加倍，Ea与T之间的关系？ 当T1(K)=300、400、600、800和1000K时，求Ea