化学反应工程作业答案

1、 3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L，反应速率常数为5.6L/（min·mol），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为、时，所需的反应时间是多少？ 解： 设A的转化率为，B的转化率为 ， ， t=-=169.6 mint与反应体积无关。、所需反应时间均为169.6min 3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 对于全混流反应器： =2.3 =0.697

2、3-6 已知某均相反应，反应速率/（molmin），物料密度恒定为0.75g/ml，加料流量为7.14L/min，=7.14mol/L，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.25的全混流反应器。（2）一个0.25的全混流反应器，后接一个0.25的平推流反应器。（3）一个0.25的平推流反应器，后接一个0.25的全混流反应器。（4）两个0.25的平推流反应器串联。解：（1） =35mm， 设转化率为=4.35 =0.622 =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L =1.64 =1.44 （2） =35min=4.35 =0.622 =7.1

3、4×（1-0.622）=2.7mol/L =2.7×（1-0.62）=1.026 （3） =35min =0.813 =7.14×(1-0.813)=1.34 =0.816 =0.347 =1.34×（1-0.347）=0.875 （4） =0.813=1.340.449 =1.34×（1-0.449）=0.738 3-7 液相自催化反应AP,反应速率，进料体积流量进料浓度。问当=0.98时，下列各种情况下的反应器体积。(1) 单个平推流反应器；（2）单个全混流反应器；（3）两个等体积全混流反应器串联。解：（1） =2×（1-0.98

4、）=0.04 ！ =457.47 （s） （2） （3）即 3-11 对平行反应AL ;AM ;AN 。其中L为目的产物，在等温操作中证明： （1） 采用全混流反应器则 ； （2） 采用平推流反应器则 解： （1） 对L物料衡算：对A物料衡算： 当 时，最大。此时，不取。又 当=0 最大， 此时（2） 对L物料衡算： 对A物料衡算： 当=0 最大， 此时312在平推流反应器中进行基元反应 L为目的产物，已知 ，求L的最大收率及最优接触时间。解：由常微分方程的通解，可解得：41 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L，流量为10L/min，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为01m

5、in，210min和大于3min的物料所占的分率。解： 01min： 210min： min的 43解：题目改为：k （原题数值太大，计算结果失去合理性，疑为印刷之误） PFR: CSTR: 4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应A+BP，已知，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可达99%，试计算： （1） 该反应器的平均停留时间及方差；（2） 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？t/s123456810152030415267C（t）957819090867767473215731解：（1） (2) 平推流 即 可

6、求得：多釜串联： 可达到转化率为83.6%4-6 用脉冲注入法，在反应器入口液体中加入KMnO4 示踪物，从加入示踪物开始，测得出口物料中示踪物浓度如下表时间/min05101520253035404550KMnO4浓度/（g/0261212105210.50设示踪物加入对流型无影响，试确定液体在反应器中的平均停留时间及De/值 解： 47解：（1）（2）先计算转化率达0.3所需的反应时间。根据可知：（min）再计算停留时间小于17.8min的粒子所占分率。16.3%即为不合格产品所占分率。（3） 代入数据： 即不合格产品所占分率为5%49解：题目改：k0.25s1 扩散模型计算： ， 多级模型计算 PFR: CSTR: 全混流计算结果转化率偏大，全混流偏小，扩散与多级模型接近。由，反应器既偏离PFR，又偏离CSTR，与计算结果相符。51解：（1）（A）=（B）=0（都是平衡点，速率为零）（2）FED（反应早期的最佳速率，大于反应晚期的最佳速率）（3）E（题目改为G M E N各点中，哪一点的速率最大）（E是最佳温度点，在相同的转化率下，其反应速率最快）（4）H（根据动力学方程可知，在温度一定时，转化率越低，正反应比逆反应越有“优势”，净速率越快）（5）M（在相同转化率下，M更接近最佳温度，故速率更快）（6）无法判断（都在最佳温度附近，速