天津大学复试反应工程习题答案 釜式反应器

第一章绪论习题1.1 解题思路:（1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性（2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：组分摩尔分率摩尔数根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。

并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。

习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成：第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据，先作出的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率α。

再由求得水解速率。

习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。

注意题中所给比表面的单位应换算成。

利用下列各式即可求得反应速率常数值。

习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应，反应物A的消耗速率为两反应速率之和，即利用式（2.6）积分就可求出反应时间。

习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:（1）恒容过程，将反应式简化为：用下式描述其反应速率方程：设为理想气体，首先求出反应物A的初始浓度，然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率，利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。

（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由式（2.49）可求得总摩尔数的变化。

这里反应物是纯A，故有：由式（2.52）可求得反应物A的瞬时浓度，进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。

习题答案:（1）亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率（2）乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式，然后利用式（3.8）即可求得反应时间。

(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态，即反应物初始浓度、反应温度和转化率，与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:（1）因为B过量，与速率常数k 合并成，故速率式变为对于恒容过程，反应物A和产物C的速率式可用式（2.6）的形式表示。

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），组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol)CH32/（2+4+1.3）=0.2740 27.40OH空气4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81总计 1.000 100.0A P出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为：n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W）、氧气（n O）和氮气（n N）的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol组分摩尔数（mol）摩尔分率%7.672 6.983CH3OH18.96 17.26HCHOH2O 38.3 34.87CO2 0.7672 0.6983O2 0.8788 0.7999N2 43.28 39.392 反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。

解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。

2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。

笔试：反应工程（65分）（共5题）第一题（12分）（2问）：求连串反应第一步反应产物的最大收率和相应反应物的转化率。

第二章的内容第二题（16分）（2问）：已知停留时间分布，用适当模型求转化率，我选的是多釜串联，先求的模型系数N。

第五章的内容第三题（16分）（2问）：求绝热反应器的出口温度和催化剂的用量，涉及内扩散有效因子的公式，加上活塞流反应器模型公式，此题只要求列计算式，没有数据计算。

第六，七章的内容第四题（16分）（2问）：求平行反应中目标反应产物的最大选择性，涉及求微商的问题，第二章的内容第五题（5分）（此题要求用英语作答）：根据反应机理推导反应速率方程，很简单，和书上的例题是一个难度面试（分为综合面试（120分）和英语面试（15分））综合面试（120分）（今年抽题题目变难了）（两个信封各抽一道题，一个综合知识，一个实验（物化，化原，反应工程），我觉得大部分是实验吧）（在一个教室里，6个老师）1.先简单的自我介绍（说下学校，专业，家乡，加上你觉得你有的优势，比如高分的同学可以说下自己初试的分数）2.抽题（今年只能换一次，换题了不能因为不会又换回来，换题要谨慎，我换了嘿嘿）我抽到的是A.叙述吸收塔实验的内容B.测湿度，只有温度计，没有湿度计，怎么办（当时大脑短路，没想到，复试完了之后，我觉得是测干球温度和湿球温度，用湿焓图即可）C.我换到的题目是:叙述用脉冲法测停留时间分布的思路3.回答完了之后，老师追问了几个问题：停留时间测定还有哪些方法，其中怎样测示踪剂的浓度(大概都是和你抽到的题目有关)4.最后老师问了我毕设，就这样英语面试（15分）（3个老师）1.先是1分钟自我介绍，说了2/3，老师就说可以了2.抽题（汉译英），我表示我抽到的对于我有难度，其中有单词不会：聚合物，复合材料，氧化物也忘了，当时可能有点小紧张，呵呵，不会可以问老师，老师都挺好的3.接下来老师问了我毕设，我没想到老师会在英语面试的时候问我毕设的问题，没准备，结果可想而知了，接着老师问了简单的问题：你最喜爱的运动是什么等，这些还好，喜欢什么说什么希望对2013年的考生有用，有什么问题都可以问我，我上网的时候会回答你们的！呵呵~ 预祝你们梦圆天大，梦圆北洋！。

5. 停留时间分布与反应器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，为对比时间，（1）若该反应器为活塞流反应器，试求：（A ）F （1）； （B ）E （1）； （C ）F （0.8）； （D ）E （0.8）； （E ）F （1.2） （2）若该反应器为一个全混流反应器，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 ）θθθθθd E F d E )()(;)(0⎰⎰∝∝解：（1）因是活塞流反应器，故符合理想溶液模型的停留时间分布，由（5.25, 5.28b ）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）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：3012.0)2.1()(4493.0)8.0()(;5507.01)8.0()(3679.0)1()(;6321.01)1()(8.08.011====-====-=----E E e E D e F C e E B e F A（3）因是一个非理想流动反应器，故可得：1)()(1)()(0)0()(;0)()(;0)0()(;1)()(0==≥=∝==∝⎰⎰∝∝θθθθθd E F d E E E D E C F B F A5．2 用阶跃法测定某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物浓度与时间的关系如下：3322120)(≥≤≤≤⎪⎩⎪⎨⎧-=t t t t t c 试求：（1）该反应器的停留时间分布函数)(θF 及分布密度)(θE ； （2）数学期望θ及方差2θσ；（3）若用多釜串连模型来模拟反应器，则模型参数是多少？ （4）若用轴向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1级不可逆反应，反应速率常数1min 1-=k ，且无副反应，试求反应器出口转化率。

现代化工与高新技术学生复习题第一章化工的地位与发展史1.解释中文“化工”的含义，它包括哪些内容？在现代汉语中，化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其单一部分都可称为化工。

“化工”的范围不断扩充，例如环境化工、化工自动化、化工过程模拟、化工技术经济、化工安全等。

另外化工在汉语中常常是多义的，化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺，也可以指其综合。

2.化学工业按原料、产品吨位、和化学特性各如何分类？（1）按原料分：石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业、农林化学工业等。

（2）按产品吨位分：大吨位产品、精细化学品.前者指产量大对国民经济影响大的一些产品，如氨、乙烯、甲醇，后者指产量小、品种多，但价值高的产品，如药品、染料等。

（3）按化学特性分：无机化学工业和有机化学工业(4) 我国统计的方法:合成氨及肥料工业、硫酸工业、制碱工业、无机物工业（包括无机盐及单质），基本有机原料工业、染料及中间体工业、产业用炸药工业、化学农药工业、医药药品工业、合成树脂与塑料工业、合成纤维工业、合成橡胶工业、橡胶制品工业、涂料及颜料工业、信息记录材料工业（包括感光材料、磁记录材料）、化学试剂工业、军用化学品工业，以及化学矿开采业和化工机械制造业等。

3.简述化工的特点是什么？（1）品种多。

化学工业涉及品种远远超过万种。

（2）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性。

（3）化学工业是耗能大户: 节能也常是企业竞争获胜的保证。

(4）化工生产过程条件变化大: 温度\压力变化大; 经常要处理强腐蚀性化合物; 对设备的设计增加难度,需要掌握更多的规律性。

（5）知识密集、技术密集和资金密集。

多学科的合作，技术复杂更新快，投资多。

发达国家化学公司的科研和开发（R&D）人员会占公司人员的一半以上。

（6）实验与计算并重。

微观的定量关系已深入到原子、分子，分子设计概念被提出；宏观定量关系就用得更多。

（7）使用外语多。

进行科学研究或开展技术革新，查阅国内外文献是必不可少。

1.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。

均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。

2.简述链锁反应所具有的基本特征？答： 1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。

3.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。

所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。

所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

4.简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。

5.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。

反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。

停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。

由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。

6.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答： 1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2 ）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。

正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。

①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。

正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。

题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。

题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。

题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。

题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。

题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。

题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。

题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。

题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。

题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。

题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。

题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。

天津大学反应工程复试资料最全2014年3月27日星期四各位学弟学妹你们好，我知道当你们在耐心看这文章的时候肯定是希望找到天津大学研究生考试复试反应工程的相关资料。

作为过来人，我这次就把我搜寻好久的也是最全面的资料上传，节省学弟学妹们搜索的时间！！需要注明的是：敢说是最全的资料，确实有点夸大，但是我的资料绝对足够你们应付复试的笔试环节了！我的资料来源于百度、论坛以及从天大过来人中购买的！注意：对于报考化学工程专业的学生，可以百度查询“天津大学化工考研面试环节题库”（不是百分百的准，但是面试之前最好要背下来！！！）第一份资料：2013天大化学工程复试科目反应工程试题完整回忆（8分）一、某气固相催化反应A+B→R的反应步骤如下：A+σ==Aσ；Aσ+B→R +σ。

其中第二步为速率控制步骤，试推导该反应的动力学方程。

（8分）二、已知反应：A→P r P=k1c A；A→Q r Q=k2c A2。

若P为目的产物，采取哪种反应器为好？操作方式如何？说明你的理由。

（16分）三、某闭式反应器的停留时间分布密度函数如下：E(t) = 0 t<2.46 h= e2.46-t t ≥2.46 h拟在该反应器中进行如下一级连串不可逆反应：A →P →Q 。

反应速率常数分别为k 1= 0.4h-1， k 2=0.1h-1。

A 的初始浓度为1kmol/m 3。

反应器的平均停留时间t -以及无因次方差σθ2；（1）计算出口转化率； （2）估算P 的收率。

[个人想法：因返混较小，可用PFR 估算之]（15分）四、某气固催化反应固定床于常压恒温条件下进行如下一级不可逆反应：A →P 。

已知：反应温度T=773.15K ，速率常数kw=0.5 m3/(kg ·h)，催化剂颗粒密度1200 kg/m3，颗粒直径为0.6 cm ，A 的摩尔质量为60 g/mol ，有效扩散系数De=3.5×10-3 cm2/s 。

题目：等温等容条件下，间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间的计算式相同，两者的生产能力相同。

正确答案：错题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。

正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。

①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。

正确答案：对题目：理想流动模型是指平推流模型和全混流模型。

正确答案：对题目：均相反应器的型式主要为釜式、管式、塔式、固定床和流化床。

正确答案：错题目：复合反应中，反应物的转化率愈高，目的产物获得愈多。

题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。

题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。

题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。

题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。

题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。

题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。

题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。

题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。

题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。

4. 管 式 反 应 器4. 1 在常压及800℃等温下在活塞流反应器进行下列气相均相反应：4662356CH H C H CH H C +→+在反应条件下该反应的速率方程为：)/(5.15.0s L mol C C r HT ∙=式中H T C C ,分别为甲苯和氢的浓度（L mol /），原料处理量为2 h kmol /，其中甲苯与氢的摩尔比等于1。

若反应器的直径为50 mm ，试计算甲苯最终转化率为95％时的反应器长度。

解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程。

原料甲苯与氢的摩尔比等于，即00H T C C =， 则有：)1(0T T H T X C C C -== 式中下标T 和H 分别代表甲苯和氢，其中：)/10278.0(/12/2/1068.5107310314.810013.15.03000333500s kmol h kmol C Q F mkmol RT p C T T T T --⨯===⨯=⨯⨯⨯⨯== 所以，所需反应器体积为：35.05.1395.0035.10005.0000006.315.1)95.01(4329.0)1)(1068.5(5.110278.05.15.1m X dX C dX C Q C C dX C Q V T TTT X T H T T X T r TT=--⨯=-⨯⨯===---⎰⎰⎰所以，反应器的长度为：m 7.15314/14.305.0006.32=⨯4．2 根据习题3.2所元宝和条件和给定数据，改用活塞流管式反应器生产乙二醇。

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：L mol C h L Q A /231.1,/8.27500==所以，所需反应体积：LX X kC Q X C C X kC dX C Q V A A A A A B A A AX A r A6.81895.0195.0231.12.58.2751))(1(00000000=-⨯=-=--=⎰由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小于间歇釜式反应器的反应体积，这是由于间歇釜式反应器有辅助时间造成的，如不计辅助时间，对于恒容过程所需反应器体积是相同的。

反应工程实验实验 1 连续搅拌釜式反应器液体停留时间分布及其流动模型的测定⑴ 何谓返混？答：返混是指不同的停留时间的微团之间的混合。

⑵ 返混的起因是什么？答：器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性能等。

⑶ 限制返混的措施有那些？答：器内反应流体的流动状态和混合状态的复杂性，反应流体在反应器内浓度、温度和速度的分布造成返混。

⑷ 测定停留时间分布的方法有那些？答：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法⑸ 本实验采用哪种方法？答：脉冲示踪法。

⑹ 何谓示踪剂？答：平推流和理想混合流。

⑺ 对于示踪剂有什么要求？答：反应器出口的反应物料的各质点具有不同的停留时间。

⑻ 本实验采用什么示踪剂？答：饱和KCL溶液。

⑼ 为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的？答：器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布而有停留时间分布的反应器，器内未必一定有返混存在。

⑽ 为什么可以通过测定停留时间分布来研究返混？答：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了⊿t的流体的质点所占的分率。

⑾ 模型参数与实验中反应釜的个数有何不同？答：多级全混流模型。

⑿ 模型参数与实验中反应釜的个数为什么不同？答：不同。

模型参数N的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度。

当实验测得模型参数N值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。

若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数N值来定量表征返混程度。

⒀ 如何保证各釜有效容积相等？答：要保持水的流量和釜内波面高度稳定。

⒁ 本次实验用什么来测电导率？如何清理？答：铂黑电极。

用丙酮清洗。

⒂ 实验过程中如何保持操作条件的恒定和测定仪器的稳定？答：每次实验前，需检查校正电导率仪指针的零点和满量程；保持电极插头洁净，用最好用丙酮擦拭干净；防止电极上气泡的形成，一旦有气泡必须及时清除(放水控干)。

反应工程第二版习题答案【篇一：天津大学《反应工程》(第二版)课后习题答案(2014年修改)】txt>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：na=na0(1-xa)=7.672 mol，np=na0yp=18.96 mol，nc=na0(xa-yp)=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（nw）、氧气（no）和氮气（nn）的摩尔数分别为：nw=nw0+np+2nc=38.30 mol no=no0-1/2np-3/2nc=0.8788 molnn=nn0=43.28 mol1. 2 工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。

下图是生产流程示意图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组成如下：（mol）组分原料气冷凝分离后的气体 co 26.82 15.49 h2 68.25 69.78 co2 1.46 0.82 ch4 0.55 3.62 n2 2.92 10.29粗甲醇的组成为ch3oh 89.15%,(ch3)2o 3.55%,c3h9oh 1.10%,h2o 6.20%,均为重量百分率。

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）002220001()(1)110.95169.6m in(2.83)5.60.0210.95===⨯---=⨯=⨯-⎰⎰A f A f X X A AA A A A A A A A AdX dX X t C C R k C X kC X h(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h 。

3.2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：0.326680.591.11/0.9530%⨯=⨯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：00.326610001.231/0.95275.8⨯==⨯A C m ol l反应时间：02000110.952.968(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 lf3.3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。