反应工程课后详细答案

第两章 均差异应能源教之阳早格格创做1、有一反应正在间歇反应器中举止，通过8min 后，反应物转移掉80％，通过18min 后，转移掉90％，供表白此反应的能源教圆程式.3、 正在间歇反应器中有一级液相可顺反应P A ⇔，初初反当令C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转移率为1/3，而仄稳转移率是2/3，供此反应的能源教圆程式. 解：p A AC k C k dt dC 21-=-根据一级可顺反应积分式5、恒温恒容的气差异应A→3P ，其能源教圆程为Vn k dt dn V r AAA =-=-1)(，正在反应历程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表白式.解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dt dp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、杂气相组分A 正在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔举止反应，真验测得如下数据，时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝ 分压p A /MPa用积分法供此反应的能源教圆程式.解：由于当∞→t 时，02.0=A p 常数，果此假设为一级可顺反应.第三章 均差异应历程1、液相一级等温反应正在间歇釜中达到70%转移率需要12min ，若此反应移到共温度下仄推流反应器战齐混流反应器中举止时，所需要的空时战空速各为几？ 解：10011min 0429.07031min3.23370)7.01(1.07.0)1()(min 083.01211min 12min 1.07.01ln 12111ln 111ln---===∴==-⨯=-==-========-=∴-=cv A AA A A f A A A c v BR A Ax k x kc x c r x c CSTR t PFR x t k x kt τδττδ中在空速中所需的空时在3、液差异应正在一间歇反应器中举止，反应速率如下表所示：C A /mol/L(-r A )/mol/(L.min)（1） 若C A0=1.3mol/L ，，则反当令间为几？（2）若反应移至仄推流反应器中举止，C 0A =.5mol/L ，F A0=1000mol/h ，供x A0=0.30时所需反应器的大小.（3）当C A0=1.2mol/l ，F A0=1000mol/h ，x A =0.75时，供所需齐混流釜式反应器大小.解：由)(~A A r c -表做出AA c r ~)(1-直线（1）min 7.12045.005.03.02105.006.02.0212106.01.025.05.06.0215.01.0?3.0,3.111111111110=+⨯⨯++⨯⨯+⨯+++++⨯⨯====----------）（）（）（用梯形法BR Af A t L mol c L mol c（2）lm ol x c c l c F V m ol L F V r c r c r dc r dc F V L m ol x c c A A Af A A p A p A A A A A A c c A A Aop A A Af A A3.0)75.01(2.1)1()3(1092.160100081.981.9min 81.9)67.2222.22(2.021)22.2237.20)(05.13.1(2167.22)22.228.23(7.02.022.22(1,5.137.2022.2167.020)2022.22(3.005.020(1,05.1)()(05.1)3.01(5.1)1(0000))5.105.100=-=-==⨯=⨯=⋅=+⨯⋅++-⨯==-⋅+=-==⨯+=-⋅+=-=-=-==-⨯=-=⎰⎰梯形法：用内插法：5、丙烷裂解为乙烯的反应可表示为C 3H 8→C 2H 4+CH 4（忽略副反应）正在772℃等温反当令，能源教圆程为-AAkp dt dp -1.若系统脆持恒压pPa,ν03/h(772℃Pa)，供当x A =0.5时，所需仄推流反应器的体积大小.解：恒压变容反应8、一级反应A→P ，正在一体积为VP 的仄推流反应器中举止，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用齐混流反应器，其所需体积设为Vm ，则Vm/Vp 应有何闭系?当转移率为时，如果使Vm=Vp ，反应温度应怎么样变更?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，齐混流反应器的体积将何如改变？ 解：PPT 课件问案1、 正在间歇反应器中举止液差异应A+B→P ，C A0，测得两级反应速率常数k=61.5×10-2L/（mol·h ）,估计当C B0/C AO =1战5时，转移率分别为所需要的反当令间，并对于估计截止加以计划.2、 已知：苯醌取环戊两烯正在25℃下举止液相两烯合成反应 A+B →C(-r A )=B A C kC ；k=9.92×10-3[m 3/kmol·s]；C AO =0.1[kmol/m 3]；C BO =0.08[kmol/m 3]；x A ；t /=1[h]；每天处理300kg 环戊两烯.供：反应器灵验容积？AOC t =⎰-Ax A A r dx 0)(； (-r A )=A kC B C =2)1(A BO AO x C kC -65.63600195.0195.008.01092.91)1(3=⋅-⋅⨯⨯=--A BO A x kC x [h]V=][6.32)165.6(261.4)(3/m t t v O =+=+ 3、正在等温间歇反应器中举止乙酸乙酯白化反应： CH3COOC2H5+NaOH →CH3COONa+C2H5OH 该反应付于乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级.反应启初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.央供最后转移率达到95%. 试问： （1）当反应器的反应体积为1m3时，需要多少的反当令间？ （2）若反应器的反应体积为2m3时，所需的反当令间又是几？ 解：（1）t=C A0∫0XA f dX A /(-RA)=CA0∫0XAfdXA/[k 2A0C 2A0 (1-XA)2]=1/(kCA0) ×XA/(1-XA) =1/(5.6×0.02)×0.95/(1-0.95) =169.6min （2.83h ）（2）果为间歇反应器的反当令间取反应器的大小无闭，所以反当令间仍为2.83h.4、仄推流反应器中举止两级反应，当进料初浓度从30％落到4％，若央供反应截止的残存浓度保护正在0.1%，问进料流率应做怎么样安排？5、。

法求得 t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。 切线的斜率为
0.76 6.1
0.125mol
/
l .h
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
rA
dC A dt
0.125mol
/ l.h
2.2 在一管式反应器中常压 300℃等温下进行甲烷化反应：
CO 3H2 CH4 H2O
催化剂体积为 10ml，原料气中 CO 的含量为 3%，其余为 N2,H2 气体，改变进口原料 气流量 Q0 进行实验，测得出口 CO 的转化率为：
0.65 0.04 0.34
1.79
故 CO 的转化速率为
C A0
PA0 RT
0.1013 0.03 8.314 103 573
6.38 104 mol / l
rA
C A0
dX A d (VR / Q0
)
6.38
104
1.79
1.14
103
mol
/
l . min
2.3 已知在 Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为：
解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得问题的解。注意题中所给比表面的 单位换算成 m2/m3。
(1)kv bkw 1.13 103 0.0535 60.46kmol / m3 .h
(2)kg
b av
kw
b
b 30 103
kw
1.78 106kmol
/ m2.h
(3)k p
(
1 P
1绪 论
1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
2CH3OH O2 2HCHO 2H2O 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O

后
答
dcA ，有什么条件? dt
w.
案
网
co
m
1
《化学反应工程》第二版习题解答
A+C↔D 解
2 rA k1cA cB k2cC k3cA cC k4cD 2 rB 2k1cA cB 2k2cC
(1)
rD k3cA cC k4cD
2 rA k1cA cB k2cC 2 rB 2k1cA cB 2k2cC k3cBcC k4cD
p p rA k c c kc A B RT RT
ww
kP
kc 2.65 104 m 6 kmol 2s 1 ( RT )3 8.314kJ kmol1K 1 303K
kh
2
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 × 104m6kmol-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）
pA
3 pA0 2 pA
答
w.
25℃下测得下列数据，试确定该反应反 913.8 70.6 28.2 1188 65.3 22.9 ∞ 42.4 0 490.2 913.8 1188
5
ww
w.

以
解 由c A -c B =42.4 可知反应应按下列方式A+B→产物进行 设为二级反应
1 c c dcA ln A B0 kcA cB 积分得： kt cA0 cB0 cA0cB dt 1 c ln A 对 t 作图若为直线，则假设正确。 cA0 cB0 cB

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,后，转化掉90 %，求表达此反应的动力学方程式。

kt丄一 C AO 1(kCA0)8min(kC Ao ) 18min假设正确，dC A "dTX AX A1 0.8 8 1 0.81 0.918 1 0.9动力学方程根据一级可逆反应积分式中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导 — f ( P A )的表达式。

dt3、在间歇反应器中有一级液相可逆反应A P ,初始反应时C A0=0.5mol/L, C PO =O解:反应8min 后，A 的转化率为 式。

dC A dtk1C Ak2C pK —C Ae C AO (1C A0xAeX Ae ) 1/3 ，而平衡转化率是 2/3， 求此反应的动力学方程k i反应物转化掉 80 %，经过18minkc A1 2 1 2为X Ae t ——lnk 1 k 2 X AeX A1 k 1 k 22 In-^ 1 • 3k ik2ln280.08664min 1k 1 0.05776 min k 2 0.02888 mindC A dt0.05776C A 0.02888C P5、恒温恒容的气相反应 A 73P ,其动力学方程为(「A )1 dri A V dtn Ak丁，在反应过程dP tP t即 dP t"dT P A 3( P AOP t 2P A dp AP A ) P AO解：（「A ） (rA)2 dt 1 dn A v dt dC A n A dP t得dt 8、纯气相组分 数据, dt k 巴 RT 2kp A 时间/min分压 P A /M PakV1 dp A RT^dT1 dp A 1 dp t 2RT dt 2RT dtA 在一等温等容间歇反应器中按计量式 A 0.1 0.0 0.062 0.051 0.042 用积分法求此反应的动力学方程式。