化学反应工程习题课市公开课获奖课件

1、化学反应工程习题课杜平高第1页第1页第一章 绪论1第二章 均相反应动力学2 第2页第2页1-1在银催化剂上进行甲醇氧化反应：进入反应器原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇转化率达72%，甲醛收率为69.2%。试计算（1） 反应选择性；（2） 反应器出口气体构成。第3页第3页第一章1-1.解：（1）反应选择性为： （2）进入反应器原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器总原料量为100mol时，则反应器进料构成为：第4页第4页设甲醇转化率为XA，甲醛收率为YP，反应器出口CH3OH、CH3CHO和CO2摩尔数nA、nP和nC分别为：结合上

2、述反应化学计量式，H2O（nW）、O2（nO）和N2（nN）摩尔数分别为：第5页第5页因此，反应器出口气体构成为：第6页第6页1-3.在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器气体构成（摩尔分数）为：反应器出口气体中含（摩尔分数）为：试计算乙烯转化率、环氧乙烷收率反应选择性。第7页第7页1-3解：以100mol进料为基准，并设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳生成量，依据题目给进料构成和化学计量关系列式：（1）（2）可列出下表： 第8页第8页由于反应器出口气体中乙烯和氧摩尔分数已知，因此可列出下面两个方程： 及解得：x=1.504mol y=0.989mol乙烯转化量为：1.50

3、4+0.989/2=1.999mol因此，乙烯转化率为：1.999/15=13.33%环氧乙烷收率为：1.504/15=10.03%反应选择性为：S=0.1003/.1333=75.24%第9页第9页1-5：丁二烯是制造合成橡胶主要原料。制取丁二烯工业办法之一是将正丁烯和空气及水蒸气混合气体在磷钼铋催化剂上进行氧化脱氢，其主要反应为：另外尚有诸多副反应，如生成酮，醛及有机酸反应。反应温度350，在压强为0.2026MPa下进行。依据分析，得到反应前后物料构成（摩尔分数）下列。第10页第10页构成反应前/%反应后/%构成反应前/%反应后/%正丁烷0.63 0.61 氮27.00 20.10 正丁

4、烯7.05 1.70 水蒸气57.44 62.07 丁二烯0.06 4.45 一氧化碳1.20 异丁烷0.50 0.48 二氧化碳1.80 异丁烯0.13 0.00 有机酸0.20 正戊烷0.02 0.02 酮、醛0.10 氧7.17 0.64 依据表中数据计算正丁烯转化率、丁二烯收率以及反应选择性。第11页第11页1-5解：由丁二烯氧化反应可知，反应过程中，反应混合物总物质量发生改变。假如进料为100mol，则由氮平衡可算出反应后混合气量为：其中，正丁烯量=103.40.017=1.758mol丁二烯量=103.40.0445=4.60mol若以反应器进料为基准，则正丁烯转化率丁二烯收率第1

5、2页第12页丁二烯选择性1-6.甲醛和乙炔在催化剂作用下生成丁炔二醇。在滴流床反应器中进行，原料分离回收循环操作。某工厂生产中测数据下列：反应器甲醇含量为10%（质量分数），出反应器甲醇含量为1.6%，丁炔二醇初浓度为0，出口含量为7.65%。假设分离回收中无损失，试计算此反应过程中转化率、选择性、单程收率和总收率。第13页第13页1-6解：设原料进料量为100Kg/h，则有质量守恒，出反应器量也为100Kg/h，则出反应器HCHO为1.6Kg/h，C4H6O2为7.65Kg/h：转化率 第14页第14页单程收率 总收率 选择性 第15页第15页第二章2-3解：反应物A消耗速率应为两反应速率之和，即由 得对上式积分：第16页第16页2-4解：（1）由题意可将反应速率表示为:对于恒容过程，则有当时第17页第17页 （2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求得总摩尔数改变反应物A原始分率：由（2.52）式可求得转化率为80%时浓度： 第18页第18页2-8解：在初始浓度相同条件下，有：又第19页第19页则 代入数据，得 2-13解：对二级反应 有 对上式积分 第20页第20页a）. 时，当时，当当时，时，b）. 时， 当当当时，时，时，第21页第21页讨论：在初始物料相同条件下，要求转化率越高则所