化学反应工程王承学课后答案第三章
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2A→R
rR 0.5cA[kmol / m3 h]
cA0 cB0 2kmol / m3
试计算反应 2h 时 A 的转化率和产物 P 的收率？
解 A+R→P（目的） rp 2cA
2A→R
rR 0.5cA
rA 2rR rp 3cA ， k 3h1
xAf
1 1 0.143
k 1 3 2 1
xA1 0.725
1
x A1 kcA0 (1 xA1)2
0.483ks
VRi v0i 0.278 0.483 0.134
VR 2VRi 2 0.134 0.268m3
因此，采用两个等体积釜相串联，反应器的总体积减小近 3 倍。
3-5 在等温全混流釜式反应器中进行下列液相反应：
A+R→P（目的） rp 2cA[kmol /(m3 h)]
Sp
rp rA
2 3
Yp
S p xA
2 3
0.143
9.52%
3-6 图解设计一个四釜等体积串联釜式反应器， A 0 ，A 初始浓度为
2mol/L，要求转化率为 80%， rA 3cAmol / L min ，求每釜的空时 i
和总反应空时。 解 图解法公式
rAi
1
i
cAi1
1
i
cAi ，
10L 2L / min
5min
CA0 CAf
rAf
rAf
CA0 CAf
(0.1 0.04)mol / L 5 min
0.012mol / L min
rBf 2rAf 0.024mol /(L min) rCf rAf 0.012mol /(L min)
3-3 一个液相反应：
A+B→R+S
其中， k1 7L /(mol min) ， k2 3L /(mol min) 。
反应是在一个容积为 120L 的稳态全混流反应器中进行的，两条加料线，一个 保持 2.8mol/L 反应物 A 的加料浓度，另一个保持 1.6mol/L 反应物 B 的加料浓 度，两条线分别以等体积速率进入反应器，要求指定组分转化率为 75%。求每条
0.65h，一天 24h 连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？
解 H 2COCHCH3 H 2O H2COHCHOHCH3
(A) 一级反应
(B)
t 1 ln CA0 1 ln 1 1 ln 1 2.35h k CAf k 1 xAf 0.98 1 0.9
v0
V t t0
1m3 (2.35 0.65)h
以体积流量 2L/min 流入容积 VR=10L 的全混流反应器，物料在最佳的条件下进行 反 应 A → 2B+C 。 已 知 由 反 应 器 流 出 的 物 料 中 含 有 A 、 B 和 C ，
cAf 0.04mol / L 。试求：在反应器内条件下，A、B 和 C 的反应速率？
解
空时
VR v0
化学反应工程王承学课后答案 第三章
3-1 在反应体积为1m3 的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水
反应生成丙二醇
H 2COCHCH3 H 2O H2COHCHOHCH3
该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为 0.98 h1 ，原料液中环
氧丙烷的浓度为 2.1kmol/ m3 ，环氧丙烷的最终转化率为 90%。若辅助时间为
1 m3 / h 3
丙二醇日产量= 24v0CA0 xAf
=
24
1 3
2.1
0.9
15.12kmol
/
天
MB 76kg / kmol
丙二醇日产量 Q 76 15.12 1149.12kg / 天
3-2 一个含有 A
和 B 液体 (cA0 0.10mol / L、cB0 0.04mol / L)
cA0 cB0 2mol / L ，要使出口 A 的转化率达 0.875。求
（1）在单个全混釜中进行，进料体积为 0.278m3 / ks ，求全混釜体积？
（2）当进料体积流量不变，用两个相等体积的釜串联，求全混釜总体积。
解 1. v0 0.278m3 / ks cAf cA0 (1 xAf ) 0.25mol / L ， cBf 0.25mol / L
式中左边为反应速率线，右边为釜间的操作线，两个釜有一个交点即为方程 的解，其垂直向下做横坐标的垂线垂点的浓度值就是该釜的出口浓度值。
rA 3cA ， xAf 80% ，所以,出口浓度为 CAf=0.4mol/L
以浓度 CA 为横坐标，以反应速率为纵坐标，在坐标上绘 rA 3cA 通过原点
的直线，当第一个釜入口为 CA0=2mol/L 时，以它为起点，以-1/τi 为斜率向左
线的加料流量？假设反应器内密度为常数。
k1
解
A B R S k2
因 B 的浓度低，所以为指定组分，两条线混合后两组份的浓度各降一半， 因此，有：
x Bf
cB0 cBf cB0
1 cBf cB0
75%
cBf 0.2mol / L
cAf CA0 CB0 X Bf 1.4 0.8 0.75 0.8mol / L
k1
因此，
A B R S k2
出口
初始 1.4 0.8
0 0 cAf 0.8mol / L
反应掉 0.6 0.6 生成 0.6 0.6 cBf 0.2mol / L
rBf k1c Af cBf k2cRf cSf 7 0.8 0.2 3 0.6 0.6 0.04 mol / L min
cB0 cBf 0.8 0.2 15 min
rBf
0.04
总加料速率 v0
VR
120L 15 min
8L / min
每条线加料流量 v0'
v0 2
4L / min
3-4 某 液 相 二 级 反 应 A+B → R+S ， 其 速 率 常 数
k 9.92m3 /(kmol ks) ， 在 全 混 流 反 应 器 中 进 行 ，
上方作直线与 rA 3cA 线相交于一点，用该点向下作垂线，求得第一釜的出
Bf
2 0.875 9.92 0.252
2.823ks
釜体积为 VR v0 0.278 2.823 0.785m3
2.
两釜串联
VRi
VR 2
1
2
xA1 kcA0 (1 xA1)2
xA2 xA1 kcA0 (1 xA2 )2
xA2 xAf 0.875
