化学反应工程：7-10章习题

1、7-36醋酸甲酯的水解反应如下：产物 在反应中起催化作用。已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度成正比。（1）间歇反应器中，醋酸甲酯和醋酸初始浓度分别为500mol/m3和50mol/m3。实验测得当反应时间为5400s时，醋酸甲酯的转化率为70%，求反应速率常数和最大反应速度。（2）CSTR，要使醋酸甲酯转化率达到80%，停留时间应为多少？（3）PFR，要使醋酸甲酯转化率达到80%，停留时间应为多少？（4）CSTR与PFR串联，要使醋酸甲酯转化率达到80%，总停留时间应为多少？各反应器中停留时间分别为多少？（5）循环流动反应器，进料为纯的醋酸甲酯，初始浓度仍为500mol/m3，出口醋酸甲酯转化

2、率为80%，要使停留时间最小，循环比应为多少？（1）（2）（3）（4）（5）7-37在一定的反应温度下A发生下述平行反应：其中R是主产物，S是副产物。原料为纯的反应物A，初始浓度为10kmol/m3。出口A的转化率为80%。比较CSTR和PFR中，R的选择率、收率及停留时间。反应过程中体积的变化可忽略不计。8-1等温固定床反应器，气固催化反应 ，一级反应，已知反应器直径为10mm。进口气体流量36L/h，催化剂颗粒直径1mm，在反应温度下，反应速率常数k=0.1s-1（以催化剂体积为基准）。假定反应物系气体密度为1kg/m3，粘度为3*10-5Pa.s，扩散系数为4*10-5m2/s，估算 ？

3、8-2流化床反应器，气固催化，反应速率方程 ，已知k=0.741s-1，气速为0.2m/s，气体扩散系数为8*10-5m2/s，气体密度为0.558kg/m3，粘度为3*10-5Pa.s，床层孔隙率 ，颗粒平均直径为4*10-4m，流化床传质关联式为 ，估算 ？8-7一级流固催化反应，在 的球形催化剂颗粒上进行，床层孔隙率 ，流体线速度为u=0.1m/s，以固定床反应速率常数k=0.5s-1算，计算下列两种情况外扩散的影响：（1）流体混合平均密度 ，黏度 ，扩散系数 。（2）流体混合平均密度 ，黏度 ，扩散系数 。(1)(2)8-14固体催化剂上进行A的一级分解反应，已知颗粒直径dp=2.4m

4、m，固体颗粒与气体给热系数h=167.2kJ/(m2h)，传质分系数kg=300m3/(m2(cat)h)，颗粒有效扩散系数De=5*10-5m3/(m(cat)h)，颗粒有效导热系数 ，反应参数：求：(1)气膜阻力是否有影响； (2)内扩散阻力是否有强的影响； (3)估计颗粒内部温度差以及颗粒表面与气流主体的温度差。(1)(2)(3)8-15在一转框反应器中测得气固催化反应实验数据如下表：若颗粒温度均匀，且等于气流主体温度，试分析内外传质阻力情况。实验序号（1）（2）（3）进料流量V896进口浓度cA0344出口浓度cAf222催化剂重量W493颗粒直径dp221转速N200500500实验

5、序号（1）（2）（3）表观速率RA224由（1）（2）组，dp相同，N不同，但RA不变，表明外扩散不存在影响；由（2）（3）组，dp不同，N相同，但RA不同，表明内扩散影响严重。8-18用直径6mm的球形催化剂颗粒进行一级不可逆反应，气相主体中反应物A的摩尔分率为0.5，操作压力为0.10133MPa，温度为500，已知单位体积床层的反应速率常数k=0.333s-1，床层孔隙率为0.5，组分A的粒内有效扩散系数De= 2.96*10-3cm2/s ，外扩散系数为40m/h，求：（1）催化剂的内表面利用率，并判断内扩散影响程度；（2）催化剂外表面浓度cA，es，并判断外扩散影响程度；（3）计算表

6、观反应速率。(1)(2)(3)*例8-12（p131）化学反应工程原理例题与习题8-21苯加氢制环己烷的催化反应，反应温度为150，测得反应速率常数k=5s-1，有效扩散系数De= 0.2cm2/s。求：（1）当颗粒直径为100m时，内扩散影响是否排除；（2）若保持催化剂内部效率因子 ，则催化剂颗粒直径应该是多少。(1)(2)10-1已知反应 ，液体平均热熔为1.003 kJ/(kgK), 密度为0.5 kg/m3，反应热为(-H)=125.4 kJ/mol A，在总压为0.1 MPa，T=325以下，以8%的A和92% B（V/V）的原料气，40 kmol/h，流率通过反应器，求该过程的绝热温升？10-2醋酸乙烯生产在列管式反应器中进行，已知反应活化能E=50.16kJ/mol，床层平均温度为130，床层热点温度为188，试从反应器热稳定性要求计算冷却介质温度。10-7一级不可逆热反应 ，在容积Vr=1.5 m3的CSTR中绝热操作。原料中A的浓度为cA0=0.4 mol/L，进料流量为100 L/min，进料温度为288K，反应速率方程为：反应热(-