化学反应工程习题精选与解答

1、第一章绪论1 .化学反应工程是一门研究 的科学。（化学反应的工程问题）2 .化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以作为研究对象，又以为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题）3 .是化学反应工程的基础。（三传一反）4 .化学反应过程按操作方法分为 > > 操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式）5 .化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 ? 。（传质、传热、动量传递）6 .不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称 。（数学模型）7 .在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为。（累

2、 积量=输入量-输出量）8 .“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指 。 （D）A.化学反应B.反应工程C.反应热力学D.反应动力学9 .“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是 。 （A）A.能量传递B.质量传递C. 热量传递 D.动量传递第二章均相反应动力学1 .均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相）P2 . aA + bB » pP + sS对于反应，则 rP （回）nKo nK K3 .着眼反应组分K的转化率的定义式为 。 （nK0 ）4 .当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为 ,否则称为。（等分子反应、非等分子反应）5 .化学

3、反应速率式为 rA KCCACB ,用浓度表示的速率常数为 KC ,假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速 率常数 KP ,则 Kc= KP o （ （RT）（）6 .化学反应的总级数为n,如用浓度表示的速率常数为 Kc ,用逸度表示的速率常数 Kf ,则Kc=K f o （ （RT）n ）7 .化学反应的总级数为n,如用浓度表示的速率常数为 Kc,用气体摩尔分率表示的速率常数 Ky，则Kc=Ky。nRT（p ）8 .在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于 。（拟平衡常态）9 .当构成反应机理

4、的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于。（拟定常态）10 .活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。（反应速率）11 . 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用 法来求反应级数。（初始速率法）12 .生成主产物的反应称为 ,其它的均为 。（主反应、副反应）13 .平行反应-S（副）均为一级不可逆反应，若£主> E副，选择性&与 无关，仅是 的函数。（浓度、温度）14 .如果平行反应AP（王）均为一级不可逆反应，若E± > E副，提高选择性 SP应。（提高温度）AS（副）K1 -

5、K21加2 )15 . 一级连串反应 A P PA S在全混流釜式反应器中，则目的产物 P的最大浓度CP,max 、Caoopt 。( (K2/K1)1/212、dnABdnBdCABdCBBB -A.V出BVdtc.dtD.dt29.对于反应aA + bB ,Pp pP + sS 贝up(rA) 0(A)Ppa|a|A. IalB.ac.PD.P30.对于反应aA + bB 'A pP + sS ,则 rP(B)0(C)bPP|b|A. pB.bC.|b|D.P3i.气相反应4A + B 一» 3R + S进料时无惰性气体，A与B以3 ： i的摩尔比进料，则膨胀因子A=0

6、(C)A. i/4B. 2/3C.i/4D.2/332.气相反应A + B -3P + S进料时无惰性气体，A与B以i：i摩尔比进料，则膨胀因子A=。(D)A. 2B.iC. iD. 233.气相反应2A + B 一» 3P + S进料时无惰性气体，A与B以2 ： i摩尔比进料，则膨胀因子a=。(QA. iB.i/2C. i/2D. i(AAB对于一非恒容均相化学反应。(B)28.B,反应产物B的化学反应速率A与B以3： 2摩尔比进料，则膨胀因子B =。 (D)Ki16 . 一级连串反应A APK2A S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度C P,max由/*2 ki)kiln(

7、 k2 / k1)oPt ( k2、k2KiK217 . 一级连串反应 A P PA S在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度Cp，maXk2/(k2 kiki)ln( k2 / ki)topt o( k2、k2 ki)aKiK218 . 一级连串反应A » PA S在平推流反应器中，为提高目的产物 P的收率，应 k2/ki o (降低)19 .链反应的三个阶段为 、 、 。(链的引发、链的传播、链的终止)20 .下列属于均相反应的是。 (B)A.煤炭燃烧 B. 氢气燃烧 C.离子交换D.21 .下列属于均相反应的是 。 (A)A.乙酸乙酯水解 B. CuO 的还原 C.加氢

8、脱硫D.22 .下列属于均相反应的是。 (C)A.催化重整B. 催化裂解 C. HCl 与NaOH勺中和23 .下列属于非均相反应的是。 ( D)A.乙酸乙酯水解 B. 氢气燃烧 C. HCl 与NaOH勺中和24 .下列属于非均相反应的是。 ( B)A.乙酸和乙醇的酯化B.加氢脱硫 C.氢气燃烧D.加氢裂解电石水解D.水泥制造D.催化裂解烧类气相裂解25.化学反应CO 3H 2CH4H2O,其中化学反应计量系数为-i的是哪种物质A. COB.H2C.CH4D.H2O。 (A)26.化学反应2NO2H2N22 H 2。，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质A. NOB.H2C.N2D.H2O

9、。 (D)(AA27.A.对于一非恒容均相化学反应dnAAVdt B.dnB VdtC.阳B,反应组分A的化学反应速率dCA出 D.dCBdt(A)34.气相反应2A + B - 3P + S 进料时无惰性气体,A. iB. i/3 C. 2/3 D. i35.气相反应CO + 3HbCO =A. 2° (A)B. -iC. iD. 236.气相反应2NO + H2N2 + H 2O2进料时无惰fiE气体，NO与H 2以i :2摩尔比进料，则膨胀因子CH4 + H2。进料时无惰性气体，CO与H 2以i ： 2摩尔比进料，则膨胀因子NO 一A. 1。(B)B.1/2 C. 1/2 D.

10、 137.气相反应N2 + 3H2 => 2NH3进料时无惰，性气体，N2与H 2以2： 3摩尔比进料，则膨胀因子H2(B)A. 1B.2/3 C. 2/3 D. 138 .化学反应速率式为 KC =KP。( B) A. (RT)() B.39 .化学反应速率式为 KP =KC o (D) A. (RT)B.rA Kccacb ,如用浓度表示的 速率常数为(RT)() C. (RT)() DrA Kccacb ,如用浓度表示的速率常数为(RT)() C. (RT)() D.Kc ,用压力表示的速率常数为 KP ,则(RT)Kc ,用压力表示的速率常数为Kp ,则(RT)()40.反应 C

11、 4H 10A. 0 B. 1a 2c2H4C. 2+ H 2, kD. 312.0s ,则反应级数n=(B)1(B)41.反应A + B - C,已知k 0.15s ，则反应级数n=A. 0 B. 1C. 2D. 3 42.反应3A - P,已知k 0.15mol/l s,则反应级数n=。(A)A. 0 B. 1C. 2D. 343.反应 CH3c00H + CH 3cH20H -CH3c00c2H5+ H20,已知 k 2.3l s/mol,则反应级数 n=(C)A. 0 B. 1C. 2D. 344 .反应 N2 + 3H 2 二 2MH 3 已知 k 0.81l s/mol ,则反应级

12、数 n=o (C)A. 0B. 1C. 2D. 345 .反应 Na0H + HCl » NaCI + H20,已知 k 0.1l s/mol,则反应级数 n=。(C)A. 0B. 1C. 2D. 3s,则反应级数n=。 (A)fP = R + S46 .反应 a + b - c,已知 k 0.45mol /IA. 0 B. 1C. 2D. 347 .下列属于平彳亍反应的是。 (C)A B PA. A + B - P B. P B R C.48.串联反应A -nP nP0, P(目的)一HpR + S ,Hpq目的产物P的得率X P =_o (B)HpHpqHpHpqA.Haq nA

13、B.naqc.Hsn SOD.HrHrq49.串联反应A -, P(目的)一R + S ,目的产物P与副产物S的选择性SP =_o(C)Hp HpqHpHpqHpHpqHpHpqA.Haq HaB.naqc.Hsn SOD.HrHrq50.串联反应A -, P(目的)一R + S ,目的产物P的总收率p =_o (A)Hp HpqHpHpqHpHpqHpHpqA.Haq HaB.naqc.Hsn SOD.HrHrq P住)A51.如果平行反应S(副)均为一级不可逆反应，若£主> E副,提高选择性SP应。(B)A.提高浓度B.提高温度C.降低浓度D. 降低温度52.A.如果平行反

14、应 提高浓度S（均为一级不可逆反应B.降低浓度C.提高温度,若E主D.> E副，提高收率降低温度。（C）53.一级连串反应ln（K2/ K1）S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时0 pt。（D）A.K2 K1B.K154.一级连串反应K2A.K1 K2 K1CA0 VjT-)K2B.K155.一级连串反应A.CAo(K1)K2B.K156.一级连串反应K2K1 K2 K1CA0 ()A.K2B.57.一级连串反应1A.K1K2B.58.一级连串反应Aln(Ki/K2)ln(K2/K1)K2 K1K2CaoC.K1K2D.K1K2A S在全混流釜式反应器中，则目的产

15、物(L/Kj/2 12 C.K2Cao年产K1K2D.CaoA S在间歇式反应器中，则目的产物1 /22(K2/K1)1 C.K2K2k27T；CA0("-)K1D.CaoP的最大浓度CP，max。（B）CA01/22(K"K2)1P的最大浓度Cp，max° (A)A S在平推流管式反应器中，则目的产物1 /2(K2/K1)K2K2K1D.S在间歇式反应器中进行，使目的产物ln(Ki/ K2)K2 K1C.ln(K2/K1).K1K2CA01/22(K"K2)1P的最大浓度Cp.maxCA0(K"K2)1/212P浓度最大时的反应时间toptl

16、n( K2/K1)° (A)。（D）D.K2 K1一P -S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间topt。(C)ln(K1 / K2)ln(K2 /Ki)ln(K2/Ki)A. 59.A.60.K1K2B.K2 K1下列反应没有涉及到链反应的是石油裂解B.酯化反应C.简述均相反应及其动力学的研究内容?C.一。（B）K2 K1D.K1K2煌类氧化D.聚合反应答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方

17、程。61.简述链锁反应所具有的基本特征？答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。62.反应 2N0 + 2H 2 = N 2 +解：机理（1）: 2NOH22Hk120,实验测得速率方程为:N2 H2O2H2O2H2k22H2ON21KCnoCH2所以与实验结果相同机理（2）: 2NON2O2N2O2H2k5N2 H2O2H2O2H2k62H2O达拟平衡态,为速控步骤N25k5c N202 cH 2由得k4 CN2O2ksCNO

18、C”O2代入k5k3 -2 -N2CnoCh22 k42KCnoCh 2此机理与实验结果相同，选机理（N2kC NOCH2 o试设定能满足实验结果的反应机理。(慢)（快）（快速）（慢速）（快）上 2C NOk2）,因其无叁分子反应，而机理（1）是63.由A和B进行均相二级不可逆反应A A+ B B =SS,速率方程:dCA a = dtQaCbCA0求： (1)当/CB0时的积分式ABCA0(2)当 / CB0时的积分式解：(1) Ca与Cb之比保持恒定CB0CaCbB所以CBACA0CA0(2)CaCB式中:ktktkt积分得CaCA0CAktdCACaCbdCA巨2C AA1Cak t写成

19、转化率时Ca0(1 a)C B0 (1A C A0C B0B CA0A CB0ktC A0C A0(1A)ABCA0 dCACA-)ACABkACB0 (11 A )积分得64.反应A - B仅需3.20分钟,ln(11)CB0为n级不可逆反应。 求该反应的活化能已知在E。解:ACaCA0dCA dt dCAkCAtdtcA即n 1 CA1ktn 1CA01 A300K时要使A的转化率达到20%t 12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率达20%寸，CA10.8Ca0k (n 1)CA0式中M为常数(1.25n1)k3001M 12.6k3403.2ln kk300E=29.06,M /3

20、.2In M /12.6(kJ/mol)k165.考虑下述连串反应：A的函数式。解：对于反应物A,应有:(-8.314 300B k2340)C ,已知上述反应中每一步均为一级反应，试求B和C的浓度随间变化积分得dCA"dTKCaCa CAoexp( kit)dCB对于b,应有dtk1)tdtkiCAk2CBkiCAoexp( kit) k?CB将上式两端乘以exp(k2t)可得exo( k2t)dCB k2CB exp( k2t)dtk1CA0 exp( k2即 dCBexp( k2t)kiCA°exp(k2 ki)tdt将上式积分得，Cb exo( kzt)kik2 k

21、1CAoexp(k2ki)t 1CBCakik2 kiCBCAoexp(C c C A0CcCao(Ca Cb)kit)Cao1exp( kzt)8 exp( k2 k1kit)ki ， 、, k2t)第三章理想反应器1 .理想反应器是指 ?理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器2 .具有良好搅拌装置的釜式反应器按 反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按 反应器处理。（理想混合反应器、平推流）3 .分批式完全混合反应器操作的优化分析是以 ? 为目标进行优化的。（平均生产速率YR最大、生产经费最低）4 .全混流反应器的空时p是 9 之比。（反应器的有效容积、进

22、料流体的容积流速）5 .全混流反应器的容积效率“为 。之比。（反应时间t、空时p）V（ 一）（ HJ6 .全混流反应器的放热速率QG=0 （ V。Cp ）人CT（i 工）（T0 UATm）7 .全混流反应器的移热速率Qr= （vo cPvo cP ）8 .全混流反应器的定常态操作点的判据为 。（Qg Qr）dQr dQG9 .全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 ? 。（踊 Q、方而）10 .全混流反应器的返混。（最大）11 .平推流反应器的返混为。（零）12 .对于包容的平推流管式反应器 > > :一致。（平均停留时间、反应 时间、空时）13 .对于包容的 管式反应器平均停留时

23、间、反应时间、空时一致。（平推流）14 .如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为的平推流反应器。（循环操作）i对于循环操作的平推流反应器，当循环比B 一。时为反应器，而当B-8时则相当于反应器。（平推流、全混流16 .对于循环操作的平推流反应器，当循环比B - 0时反应器内返混为 ,而当6一8时则反应器内返混为。（零、最大）17 .对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为 （全混流用平推流）18 .对于反应级数n<0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。(全混流)19 .对于反应级数n>0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。

24、(平推流)20 .对于自催化反应，最合适的反应器为 。(全混流用平推流)21 .对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度Topt 。 (E2 Ei)Rln koElCAO。a)(ko E2 (Cro Cao a)(E2 Ei)koCAO (1A )Rln '22 .对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度Te o(ko(CRo Cao a)23 .分批式操作的完全混合反应器非生产性时间to不包括下列哪一项 。(B)A.加料时间 B.反应时间C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间224 .在间歇反应器中进彳等温二级反应 A 一 B,a OOCAm。"1 s,当ca。面0|/

25、|时，求反应至Ca 0.01m。1/1所需时间t=秒。(D)A. 8500 B. 8900C. 9000 D. 990025 .在间歇反应器中进彳r等温一级反应A B,rA 0.01CAmo|/| S,当Ca0 1m。1/1时，求反应至Ca 0.01m。1/1所需时间t=秒。(B)A. 400 B. 460C. 500 D. 56026 .在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为 o (A)A.空时p B. 反应时间t C. 停留时间t D.平均停留时间t27 .全混流反应器的容积效率“大于1.0时，且随着a的增大而增大，此时该反应的反应级数 n。 (A)A. <0

26、B. =0 C. >0 D.>028 .全混流反应器的容积效率“小于1.0时，且随着a的增大而减小，此时该反应的反应级数 n。 (D)A. <0B. =0C.>0D.>029 .全混流反应器白容积效率4=1.0时，该反应的反应级数n 0 (B)A. <0B. =0C.>0D.>030 .全混流釜式反应器最多可能有 个定常态操作点。(C)A. 1B. 2C. 3D. 431 .全混流反应器中有 个稳定的定常态操作点。(B)A. 1B. 2C. 3D. 432 .对于 的反应器在包容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。(D)A.间歇式反应

27、器B.全混流反应器C.搅拌釜式反应器D.平推流管式反应器3一一33 .一级不可逆液相反应A，2R , CA0 2.30kmo|/m ,出口转化率xA07,每批操作时间t to 2.06h,装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60,则反应器的体积 V为3/八、m 。 (C)A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.434 .对于自催化反应，最合适的反应器为 。(D)A.全混流反应器B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流用接平推流反应器35 .对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为 o (D)A.平推流反应器B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器

28、D.全混流用接平推流反应器36 .对于反应级数n<0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 。(B)A.平推流反应器B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流用接平推流反应器37 .对于反应级数n>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 。(A)A.平推流反应器B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流用接平推流反应器38 .对于可逆放热反应，为提高反应速率应 o (C)A.提高压力B.降低压力C. 提高温度 D.降低温度A39.对于单一反应组分的平行反应 则最适合的反应器为。(A)A.平推流反应器B.C.多釜串联全混流反应器D.P住)S(副，其瞬间收

29、率P随CA增大而单调增大,全混流反应器全混流用接平推流反应器A -. P住)40 .对于单一反应组分的平行反应S(IIJ),其瞬间收率P随CA增大而单调下降，则最适合的反应器为。 (B)A.平推流反应器B.全混流反应器C.多釜串联全混流反应器D.全混流用接平推流反应器41 .简述理想反应器的种类？ 答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合(完全混合)反 应器和平推流(活塞流或挤出流)反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间 达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合， 所

30、有的物料在器内具有相同的停留时间。42 .简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中,不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产 时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用 于非反应的一切辅助时间。43 .简述等温包容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。 反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的 时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离 开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应

31、器内物料不发生返混， 具有相同的停留时间 且等于反应时间，包容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。44 .对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1)对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2)这是由于可逆放热反应, 由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3)而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。245.对于反应，rR k1ca, E1 ； rS k2cA物的收率？Ei/RTQrRk10eSR.E2 / RT C A答：对于平行反应rSk20e,E2 ,当E1 > E2时如何选择操作温度可以提

32、高产E2 Ei二°e RT Cak20，所以，当巳>巳时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A - 2R , rA kCA kmol/m3 h , k=9.52 x-110exp-7448.4/T h ,Cao 2.3产能力为50000 kg产物R/天。求作时间1o=O.75 h )解：反应终了时R的浓度为3、C r 2CaoXa 3.22(kmol / m )kmol/m3, MR 60, CR0 0,若转化率xa 0.7,装置的生50c等温操作所需反应器的有效容积？(用于非生产性操xa dxA1CA0 n -0 kC

33、A kxa dXA1 .-ln0 1 Xa k11Xa99.52 109 ex)7448.40.92273 500.92VCrMrUn1 101 0.750000241.31(h)V 50000 2.0624 3.22 60322.2(m )CH2 = CH - CH = CH2(A) + CH2 = CH COOCWB) | I COOCH3 ©、六门上六八店江门上口口47.该反应在全混流反应命中进行，以AICI3为催化剂，反应温度20 C,液料的体积流速为0.5 n3/h, 丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为速率方程rA kCACDCao 96.5 mol/m3, Cbo 184

34、 mol/m3,催化剂的浓度为 CD 6.63 mol/m3。求：1)反应器的体积V;解：1)A + B)容积效率4一 CAdCAdtQaCdkCA0(1 Xa)Cd对于全混流反应器C aoxaACA0XAkCA0(1 Xa)CdXAk(1 Xa)Cd0.41.15310(1 0.4) 6.6387.4( ks)24.28(h)V_Vov0 0.5m3 / h.V Vo24.28 0.5 12.14m3,式中k=1.15 X10-3 m3/mol - ks,若要求丁二烯转化率为 40%2 )在分批式反应器内的反应时间为xA dxA1a4 dxAA0 0a kCD 0 1 Xa67(ks)-67

35、- 0.76687.448.在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A 一 2R,rA kCAkmol/m3 - h,x 109eXp-7448.4/T h-1, Cao 2.3 kmol/m3, MR 60, Cro 0,若转化率 xa 0.7, 生产能力为50000 kg产物R/天。求50c等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率k=9.52 装置的 ?(用于非生产性操作时间 解：(1)进料速度VoC R 2CaoXa10=0.75 h )v0CR2CA0v0XA以Cao2.3, Xa 0.7,M rv050000/(24 60(2)反应器有效容积V5000024 M R6032 2.3

36、 0.7) 10.78m /hVCaoXaXavokCAk(1 Xa)VoXak(1Xa)27.34m3Caoxa dxA0 kCAXa dXA0 1 Xa1"k 1 Xa9.52910 exp7448.4273 500.92ln 0.92 1 0.7t 1.132.541.31(h)0.51649.现有一有效容积为0.75m3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为 5.0m2的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A-R的一级不可逆的液相反应，其速率常数k 1.0788 109 exo55259 (h 1)Cao 0.2mol/l，但不含反应产物，反应热(Hr) 20921J/molA,原料

37、液中A的浓度R。此原料液的密度P =1050g/l ;定压比热CP 2.929-3 ，_ _(J/g C)。要求原料液的进料流率为v0 3m /h,反应器出口的反应液中ca 0.04mol/l o 总传热系数U=209.2 (KJ/m2 h C)。所用的冷却介质的温度为 25C。试求满足上述反应 要求所需的反应温度以及料液的起始温度 Too解：1)计算反应温度To2)ToCaCao11 kcA031)Ca(0.22(0.041.0788根据T 308.6K1)/(等)18109exp典 TV(a)(Hr)vo cPUA(T Tm)18 0.04 0.75 20921 209.2308.6 5

38、(308.6 298.16)297.4 K50. (CH3CO)2 (A) + H2O(B)3 1050 2.9292cH3c00H(O乙酸酊发生水解，反应温度25C, k=0.1556 min-1,采用三个等体积的串联全混流釜进行反应, 为60%寸，进料速度vo。每个釜体积为1800 cm,求使乙酸酊的总转化率解：初始浓度为Ca。，离开第一釜为C A0 CA1CA1依次为Ca2、Ca3 oCaiCA0(rA)1CA0 CA1gCA2(17)11212(1 k )对第二釜CA1对于等体积釜串联1CA2XA1 k 1.2 Xa 21Cao (1 k )1Xa3 13同理KT= =2.3 (min

39、)V 18003/ .、v0 782.6(cm /min)2.351.串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，I.C CC/J 1 4C 3C Ck0.92(h )，0 10m淖,xA09试计算N为1, 2, 3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。解：利用Xa,n11(1 k i)NN(个)123V (m3) 97.847.037.6若采用分批式1 ,11 ,1-ln lnt k 1 a 0.921 0.92.503h-渔，其中为N1时V出 9.78h102.503397.8 25.03m9.7852.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进

40、行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数 转化率Xa 0.9 ,试求V、V2和总容积k=0.92h-1,原料液的进料速度v0=10n3/h ,要求最终V。解:对于一级不可逆反应应有1()A1Xa1() rA,iXai KCa0(1Xai )1 kCA0(1Xai)253.代入 XA，iXA,i XA,i 1rA,i 12kCA0(1 XA1)XA1XA02整理得 Xa12Xa1.Xa2 0.9,XA1 1k(1Xa1 )kC A0(1XA2 )kCA0(1 XA1 )XA2XA10.68380.68380.92(1 0.6838)2.35(h)3、V1 V0

41、123.5(m )Xa2 Xa10.9 0.6838V2k(1 Xa2)0.92(1 0.9)3v0 223.5(m3)2.35(h)3总容积V V1 V2 47(m3)用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下0.92(m3kmo1 1h 1),CA02.30kmol/m3,V0 10m3h,要求出口 xa=0.9 ,计算该操作最优容()A1解：xA1Xai1.22 kCA0 (1 XA1)2kCA02(1 Xa1)3(工)A,1代入 xA，12kCA0 2(1Xa,1)33 Xa11XA,1 XA,0-XaiXa,13x 2 3xA10.741kCA02 (13.0仅

42、内XA1XA01 22kCA0(1 XA1 )XA2 XA12心(1V1 V2-XA2 )5.227.51总容积VV1V2 1Xa,1)2kCA02(10.99 00.7411.92 2.3 (1 0.741)20.9 0.7410.92 2.3 (1 0.9)20.695Vo5.22h7.51hV 10 （7.51 5.22） 127.3m354.应用管径为D=12.6cm的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S速率方程为rAkCA；而反应压力P=5atm下恒压反应，T=500°C。Xak=7.8 x 109exp-19220/T(s -1),原料为

43、纯气体 A, 0.9, FA0=1.55kmol/h,求所需反应器的管长L,停留时间t,空时p （理想气体）。 解：反应气体的进料体积流速为：Fa0RT 1.55 0.082 773 .V。19.66(m3/h)反应流体在管内的体积流速为:FRT v PF0(1AyA0XA)RT/P此处：F0 VF A0CaFa0(1Fa IV（纯气体）；Xa） / CA0yA0 1.01 RTCa0 pV0Fa°(1Xa)Ca0Fa°(1 Xa)xa (1XaXa0(1Xa)1.(1Xa )C A0(1Xa)4V2ln - 1一 XaXa29.88(s) 0.0083(h)xa0 14

44、V°D2dxAXa4 5.46103 29.883.14 (0.126)21 ,1,、In 18.57(s)k 1Xa13.0(m)55.液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行2AR的反应，已知CA0 1 mol l ,V 2l,_20.05CA mol l s o求：1）当出口浓度CA0.5mol/l时的进料流v0o2）当进料流量v。 0.5l/min时出口浓度CAfXA dxA解：1）F A0CA0V0rACA0 0xA dxA2)1C70105 (CAA1C A0Ca0 dCACA 0.05Ca2v。2 60 240 s0.5121_C A012 113CA130.077 m

45、ol . l56.自催化反应A + R - 2R,其速率方程为：在此温度下k=1.512 m 3/kmoI - h ；其它数据如下:rA kCACR,在70c下等温地进行此反应,CA0330.99 kmol/m ； CR0 0.01 kmol/m ；Vo10 m3/h;要求反应的转化率xA 0.99 o试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积;2）在平推流反应器中反应所需的容积。解:令C ACRCr0 0.01 a Ca0 0.990.010157.1)2)V0kC A0CA0(1 xa)C R0 CA0xA 2 一 r a kC A0 (1CA0(a xA) xA)(a xA)全混流反应器所

46、需的容积VqXa10 0.99kCA0(1 xA)(a xA)1.512 0.99(1 0.99)(0.0101 0.99)平推流反应器所需的容积661(m3)xa0dxAV0kCA0(a 1)(1 xA)(a xa)1In1 xaInV0kCA0a Xaaxa01 xa101 dxA a xa ln100 ln 1.0001 1.512 0.99 1.0101V 60.8(m3)(A)(P)C6H6k1dCA(S)C6H 5Clk3 C6 H4cl2反应速度 dt其中 k11.0(h 1),k1CAdCPdtk1C Ak2CP,在恒温包容下求（a）平推流（b）全混流，求Sp,k20.5(h

47、1),V. &1(h),CP0 CS0 0,CA01m。解:(a) CACA0 expk1 0.368mol / ICPkC A0kk2 (e k2k1e 1 )= 1 0.5(0.5 e1.0e )=0.477mol/CSCA0(ca Cp) 1 (O.368 0.477)=0.155mol/lSpCPCS0.477= 0.155 =3.08(b)V0(CA0 ca) = K1caVCA 1C A0-k11VoCpV(kiCAC A0K1( K1k1 )k2Cp)CpkiCAkiC Ao1 k2 _ 1 k11k2C A=0.5mol/lCp=0.333mol/lCs=0.167mol/lSpC pcs =2.058.(A)C6H 6(P) ki(S)C6H 5CIk3 C6 H4cI2dCAdCpKCa 反应速度dt ； dt器内进行这一反应k1 1.0(h 1) k20.5(h 1),V Vo,k1cA k2cp解：等容积釜串联应有,在恒温包容下求等容积的两釜串联全混流反应求目的产1(h), CP0 Cso21/2物 P 的选择性S