复习与思考题

1、复习与思考题作者:日期：4. 97 3K和2 9 4.3 X 0 3Pa恒压下发主反应C 4Hio“ 2 C2H4+H2。反应开始时，系统中含C1H io为116k g,当反应完成5 0 %时，丁烷分压以23 5 .4 XI 03Pa/ s的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；出的摩尔数；（3） 丁烷的摩尔分率。（4 7 0 .8 XOPa /s;3. 2 k mo 1/ s; 0.81/ s）解题思路5. 试证明对一级反应，在等温条件下转化率达到乂设99. 9%所需时间为转化率达到50%所需时间的10倍。反应为0级或2级，两者的时间比为多少 倍）? （ n = 0时，时间比

2、为2倍;n二2时，时间比为1 000解题思路6. 在一均相恒温聚合反应中，单体的初始浓度为0.0 4 mol/ L 和 0. OSmol /L,在 3 mi n 内单体均消失2 0%o求单体消失的速率。(-g = 0. 0 6 57c a mo 1/ ( L min )解题思路7. 不可逆反应 2A+BTA 2 B的机理如下:AE*AAB*+ A5_dL、_s 试推导出该反应的产品生成速率A出的方程式。（复习与思考题解释下列两组概念的物理意义，并说出它们之间的区别与联系：反应时间与停留时间、空时与空速。反应器的计算方法有哪些？反应器计算的基本方程包括哪儿个 何谓理想流动反应器？简述连续操作管式

3、反应器、连续操作釜式反应器的主要特点。2.5. 用图表示间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操作釜式反应器的推动力。6. 熟练写出零级、一级、二级不可逆反应在恒温下分别于间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操作釜式反应器中进行时的有效体积计算公式。7. 多只连续操作釜式反应器串联时，反应推动力如何表示？各釜浓度如何计算（解析计算与图解汁算）？8. 对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么连续操作釜式反应器所需有效体积最大，而连续操作管式反应器所需有效体积最小，多釜串联连续操作釜式反应器的有效体积介于两者之间？9. 何谓连续操作釜式反应器的热稳定性？符合什么条件的操作点为稳

4、定操作点点的？如何分析判断操作稳定与不稳定？哪些参数影响热稳定性？10. 搅拌器的作用是什么？有哪些类型？根据什么原则选型？11. 搅拌釜式反应器的传热装置有哪些？各有什么特点？12. 化工厂常用的高温热源有哪些？各适用于怎样的场合？13. 简述变容惜况下，连续操作管式反应器有效体积计算方法。14. 选择反应器型式和操作方式时，应从哪些方面对反应器性能进行比较15. 对平行反应P （主产物）主产物）邛我厚/亠盒、澜产物）宀屮 :L何谓选择性？ :Ll试讨论平行反应选择性的浓度效应与温度效应。 111如何选择合适的反应器类型与操作方式，提高平行反应选择性计算题1.反应物A,按二级反应动力学方程式

5、恒温分解，在间歇操作釜式反应器中5m in后转化率为5 0%,试问在该反应器中转化75%的A物质，需要增加多少分钟？ （10 mi n）解题思路I将二级反应动力学方程与E R恒温恒容的基础设计式联立推导 得 反应时间与转化率的关系式。2 在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应2h后，转化达到9 9.9%。若将反应器放大，选用一个连续操作釜式反应器进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留时间为2h,试计算该反应的最终出口转化率。(87. 3 5 %)解题思路利用BR中的条件求得反应速率常数，代入C ST R的计算式中即可求得。在连续操作釜式反%，操作条件3.应器进行某一级可逆反应下

6、测得化学反应速率常数为ki=l Oh -1k2= 2h 在反应物料A中不含有B,其进料量为lOmTh,当反应的转化率达到50%时，平均停留时间和反应器的有效体积各为多少？ (0.12 5h ; 1 .25m3) tCAOXACAO:A解题思路将一级可逆反应动力学方程代入CSTr基础设计式求解。Vn KC, kGkd (1oCacY a2四个体积相同的连续釜式反应器串联操作,进行液相反应，其动力学方程式为(-r a) =o. 6cAmol/ L h,反应物A的初始浓度Cao二1 mol/L,物料在反应系统中平均停留时间为4小时，试用图解法求最终转化率。(90 %)解题思路3有一等温连串反应：虫一

7、在两个串联的连续操作釜式反应器中进行。每个釜的有效体积为2L,加料速度为lL/m in,反应物A的初始浓度g 0二2 m ol/L,两个釜在同一温度下操作。ki = 0. 5min,k: = 0. 25m i n试求第一釜和第二釜出口物料浓度。(第一釜：cAi=lmol /L,CR1 二0. 67 x o /L, c =1 二0. 3 3 m o 1 /L;第二釜：Ca 2=0. 5m ol/L, c r2=0. 7 8mol / L, Cs： =0 72 m o 1 /L)解题思路4. 在一恒温间歇操作釜式反应器中进行某一级液相不可逆反应,13mi n后反应转化掉7 0%,今若把此反应移到连

8、续操作管式反应器或连续操作釜式反应器中进行，为了达到相 同的 转化率，所需的空时、空速各为多少？(连续操作管式反应器 中,T =3 min, Sv=O. 0 76m i n;连续操作釜式反应器中，f=2 5 . 2min , Sv= 0 . 039 7 min；)解题思路5. 5 5 5K, 0 . 3M P a下,在连续操作管式反应器中进行反应AfPo已知进料中含有30%A ( mol%),其余为惰性物料，加料流量为6. 3molA/ s,动力学方程式为(-rA) =0. 2 7 Camo l/(m3 s),为了达到95%的转化率，试求：(1)所需的空速为多少? (Sv = 0.0901 m

9、 in-1) ; ( 2 )反应器有效体积。(VR=3. 65 6 m3)解题思路6. 醋酊按下式水解为醋酸：(CH 3C0) 20 + H zCf2CH sC 0 0 H,实验测定该反应为一级不可逆反应(ta) = k Ca,在288 K时，反应速率常数k为0. 0 806mi n “。现设计一理想反应器，每天处理醋酊水 溶液1 4 .4m3,醋酊的初始浓度Go为95m。1/ 试问当釆用连续操作釜式反应器，酷酊转化率 为90%时，反应器 的有效体积是多少？(1.1 2 m ) (2)若用连续操作管式反应器，转化率不变，求反应器有效体积。(0. 28 6 m3) (3)若选用两个体积相同的连续

10、操作釜式反应器串联操作，使第一釜醋 酊转化率为68. 4%,第二釜醋酊转化率仍为90 %,求反应器总有效体积。(0. 53 6 m3)进料浓度CAO=lm o 1 / L的纯A溶液以V。= 1 OL/ m In的流量流经有效体积为10L的连续操作管式反应器，发7生一级反应，k=0 . 0 1 min1,求所达的出口转化率。若为二级反应，k=0. OIL / mo Imln,则出口转化率乂为多少？(一级反应为1%;二级反应为0. 99 %)解题思路乙烷裂解反应C zHef C 2H卄H2在连续操作管式反应器中进行。生产平均操作压力为318. 5kPa,操作温度为8. ,1073K,实验测得反应速度常数k=l. ISkmol /(m 3 -Pas),已知进料质量流速为1 00kg /(ms )，裂解稀释水蒸汽用量占进料气体体积的2 5 %。试计算当乙烷转化率