化学反应工程许志美课后习ppt课件

.,1-5,循环操作,，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,第1章绪论,.,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,第2章化学反应动力学,.,2-5,C2H4二聚反应：(1)T=200，Ea=156.9kJ/mol；C2H6二聚反应：(2)T=200，Ea=104.6kJ/mol。为使反应速率加倍，要提高多少温度？,（1）,（2）,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,.,3-1,间歇反应器，n=2，t1=5min时，转化率xA=50%;若要xA=75%，需增加多长时间？,第3章理想间歇反应器,.,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,等温时，k一定,.,3-3,n=1/2，10min后xA=0.75,30min后转化率xA=?,xA2无解,假设xA=1时，时间为t3,30min后反应物A完全转化，xA=100%,.,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？,n=2,.,在间歇反应器中进行二级反应，反应速率为当分别为1，5，10mol/L时，求反应到=0.01mol/L时，所需反应时间。并对计算结果进行讨论。,3-8,对于二级反应，若1/CA1/CA0，反应时间t与反应物初始浓度无关。,.,生物化工中胰蛋白原转化成胰蛋白酶时，在间歇反应实验中测得不同温度下反应速率于某时刻达到最大值,3-10,.,在间歇釜式反应器中进行液相反应，测得二级反应速率常数：，计算当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。,3-12,当CB0/CA0=越大，达到相同转化率所需的时间越短；当CB0/CA0不变时，随xA的增大，所需t增大，且xA越高，t增加越快,.,在3-12题中，若时，用拟一级反应方程式处理，其计算结果与按二级反应处理相比较。当cB0/cA0=5时，二级反应可做拟一级反应处理。,3-13,.,可逆一级液相反应，已知。当此反应在间歇反应器中进行时，经过8minA的转化率是33%，而此时平衡转化率为66.7%。此反应的动力学方程。,3-20,*例3-8（p27）化学反应工程原理例题与习题,.,可逆反应，已知。已知210oC时，求在该温度下所能达到的最大转化率为多少？若要使，则需采取何种措施？,3-21,若要使xA=0.9，可以降温或者移除产物。,.,有一简单反应，原料A，产物P，实验测得下列数据，已知试求平衡转化率和反应速率常数,3-22,代入数据，求平均值,.,在等温间歇釜式反应器中进行下列液相反应：A和B的初浓度均为2kmol/m3,P为目的产物，试计算反应为2h的A的转化率和产物P的收率。,3-23*,.,有一平行反应串联液相反应：在间歇反应器中，开始时溶液中含有A的浓度及过量的B，得到如下数据：试问:的比值为多少？间歇反应器中P的最大浓度为多少？并求此时A的转化率,3-26*,.,.,丙烷热裂化为乙烯的反应，反应在772oC等温条件下进行，其反应动力学方程式为式中k=0.4h-1，若采用理想管式反应器，p=0.1MPa,进料流量，当转化率=0.5时，求所需反应器的体积,4-4,第4章理想管式反应器,.,四氟乙烯是制造聚四氟乙烯所用的担体，可将一氯二氟甲烷进行热分解得到若在0.10133MPa，700oC等温条件下，用直径为100mm的管式反应器进行分解纯的一氯二氟甲烷，其流量为0.4kmol/min，试计算分解率为0.8时所需的管长。已知反应为一级，700oC时的反应速率常数k=0.97s-1,4-5,.,在一活塞流反应器中进行下列反应：反应均为一级，已知。A的最大进料量为3,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,4-15,.,4-23*,常压法生产稀硝酸时，离开快速冷却器的气体组成是：NO为9%，NO2为1%，O2为8%，其余均为N2等惰性气体（摩尔分率）。此气体浸入氧化塔。在0.10133MPa，20的等温条件下进行氧化反应：反应终点要求NO2:NO=5，已知入塔气体流量为10000m3/h，氧化塔中反应体积可用下式计算：式中：VR反应器体积，m3；G气体质量流量，kg/s；y单位质量气体的NO2摩尔量；k反应速率常数1.4104m3/(kmols)(20)。试求反应器体积是多少？,.,考虑1kmol气体进入反应器，并设在反应器某一位置生成的NO2为xkmol，得：,该位置处体积流量,.,在出口处要求NO2:NO=5，则：,.,5-2,液相反应，反应速率：，CSTR中，,xA=0.5，若CSTR体积扩大6倍，其他条件不变，此时xA=?,第5章连续流动釜式反应器,.,5-3,一级反应，150等温PFR中xA=0.6；若用同样大小CSTR，处理量不变，要使xA=0.7，问此时CSTR该在什么温度下操作？（Ea=83.7kJ/mol),反应器体积不变，处理量不变，则不变,.,5-5,一级反应，Ea=83.7kJ/mol，反应温度150，PFR中进行时，其体积为Vp，改用CSTR，其体积为VM，说明Vp/VM表达式。若xA为0.6和0.9，为使VM与Vp相同，则CSTR应在什么温度下进行？,Vp=VM,T2=468K,.,5-8,某液相反应实验测得浓度反应速率数据如下：,CSTR，cA0=2mol/L，当出口浓度cAf为0.6mol/L,0.8mol/L,1mol/L时，0=120L/min，求所需VR？并讨论计算结果,类似于自催化反应,.,5-9,一级反应，VR=300L，cA0=3.2kmol/m3，k=0.08s-1，xA=98.9%，求反应物A的处理量。（1）间歇操作，辅助时间15min；（2)反应器为CSTR，将结果与（1）比较；（3）A的浓度增加一倍，其他条件不变，结果如何？,由于返混的影响，若要获得相同的转化率，CSTR的平均停留时间较大，生产能力较小。,由（1）、（2）可见，v0与反应物的初始浓度无关，所以A的浓度增加一倍，结果不变,（1）,（2）,（3）,.,5-12,体积为VR的反应器中进行液相等温反应，反应速率:,（1）CSTR，xAf=0.5，改为同体积PFR，此时xAf=?（2）CSTR，xAf=0.5，若反应器增大10倍，此时xAf=?（3）若反应为零级，求（1)、（2）的计算结果。（4）若反应为一级，求（1)、（2）的计算结果。,（1）,k、,不变,（2）,.,（3）,（4）,n=0,由于,n=1,k、,不变,k、,不变,.,5-16*,循环流动反应器，自催化反应，cA0=1mol/L，k=1L/(mols)，进料流率v=1L/s，循环比分别为3，0，求xA=0.98的反应器体积。,当R=3时,.,R=0，即平推流反应器情况,由于进料中没有产物，该反应无法启动，所以V=。,当R=时，即连续流动釜式反应器的情况,*例5-4（p118）化学反应工程原理,.,5-20,证明：两釜串联中进行一级反应，一定转化率下，两釜体积相同，则其总体积为最小。,转化率一定，则cA0/cA2为定值,设,.,将上式对cA1求导，可得,将代入上式，可得：,当且仅当，反应器体积最小,此时,.,第6章反应过程中的混合现象及其对反应的影响,6-6,固相反应，测得停留时间分布如图6-4：已知：，求xA?,.,6-7,CSTR，液固相反应，产物为固相，反应为一级，已知，固体颗粒平均停留时间为100/min，求：（1）平均转化率；（2）若转化率低于30%为不合格，试估计不合格产品所占百分率；（3）若改用2个等体积CSTR串联（总体积不变），估算不合格产品百分率。,（1）,（2）,（3）,.,6-8,今有硫铁矿焙烧反应，已知该反应为动力学控制，t为反应时间，全部反应所需时间。设反应过程中气相组成不变，离子停留时间分布如图6-5，求平均转化率xA?,.,第7章化学反应过程的优化,7-3,自催化反应，其反应速率方程为，进料A的初浓度，要求达到最终转化率为0.99。为使反应器体积最小，拟用一个CSTR和一个PFR组合。进料流量，速率常数，问应如何组合两个反应器？中间转化率？反应器总体积？,自催化反应：CSTR+PFR,CSTR:,PFR：,.,7-6,已知分解反应为：25：求：（1）该温度下，为使产物P收率最大，应选用什么反应器？（2）所选反应器中，cP,max？,平行反应，主反应级数低，CSTR,（1）,（2）,.,7-7,有一液相反应，其反应速率方程为现有CSTR和PFR各一个，体积均为0.7m3，试问以下三个方案中，哪个最好？为什么？（1）CSTR后串联PFR；（2）PFR后串联CSTR；（3）CSTR和PFR并联。,（1）,（2）,等摩尔反应：,先CSTR：,再PFR：,先PFR：,再CSTR：,.,（3）,CSTR与PFR并联,第二个方案较好。,.,7-9,一级不可逆反应：。已知：，反应系统进料体积流量为0.142m3/min，进料组成为，对于产物P的最大收率，下列反应器中哪个比较优？请说明原因。（1）单个CSTR，体积为；（2）两个CSTR串联，每个体积为0.142m3；（3）两个CSTR并联，每个体积为0.142m3；（4）单个PFR，体积为0.284m3。,（1）,（2）,对第二个CSTR中物料P做物料衡算：,.,两个CSTR并联，同（1）,（4）,（3）,单个PFR,.,7-26,对平行反应其中P为目的产物，在等温操作中证明：（1）采用CSTR，则；（2）采用PFR，则。,（1）,（2）,CSTR：,PFR：,.,7-30,CSTR反应器中，复杂反应动力学已测定，已知，进料体积流量v和出口浓度如下：（1）判断反应类型；（2）求动力学方程式。,（1）,（2）,随着cA浓度的减小，cP，c