反应工程作业题及答案

PAGEPAGE52.2在一管式反应器中常压300oC等温下进行甲烷化反应：催化剂体积为10ml，原料气中CO的摩尔分数为3%，其余为N2、H2气体，改变进口原料气流量进行实验，测得出口CO的转化率为Q0/(cm3/min)83.367.650.038.529.422.2X/%203040506070试求当进口原料气体体积流量为50cm3/min时CO的转化速率。解：管式反应器是流动反应器，反应速率气体在高温低压下，可按理想气体进行计算只要求得=50cm3/min时的，就可得到相应的CO的转化速率已知=10ml，得到如下表格/(min)0.120.1480.200.260.340.45X/%203040506070作出X-曲线，在的点作切线，切线的斜率即为值，该值等于2.4在等温下进行液相反应，在该条件下的反应速率方程为若将和的初始浓度均为的原料等体积混合后进行反应，求反应4min时A的转化率。解：初始浓度均为的原料和等体积混合后，因为，，则液相反应可按恒容过程计算，有两式联立，求解2.9在一恒容反应器中进行下列液相反应：式中、分别表示产物R及D的生成速率，其单位均为，反应用的原料为A与B的混合物，其中A的浓度为2，试计算A的转化率达95%时所需要的反应时间。解：由于反应器内进行的是复合反应，A的转化速率用计算由于氯乙醇和碳酸氢钠的转化量分别与乙二醇的生成量相等，由此求得氯乙醇水溶液和碳酸氢钠水溶液的质量流量氯乙醇水溶液的质量流量：碳酸氢钠水溶液的质量流量：混合液的体积流量氯乙醇的初始浓度：由于反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，则，，则，则反应器的有效体积(2)若装填系数，则反应器的实际体积3.9在间歇反应器中等温进行下列液相均相反应：kmol/(m3h)kmol/(m3h)和分别为产物D和R的生成速率。反应用的原料为A与B的混合液，其中A的浓度等于2kmol/m3。计算A的转化率达到95%时所需的反应时间。A的转化率为95%时，R的收率是多少？若反应温度不变，要求D的收率达到70%，能否办到？改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时与(1)的反应时间相等，A的转化率是否可达到95？在全混反应器操作时，A的转化率如仍要求达到95%，其他条件不变，R的收率是多少？解：（1）(2)(3)(4)对全混流反应器，若(5)在全混流反应器中，若3.10在两个全混流反应器串联的系统中等温进行液相反应，，kmol/(m3h)，，kmol/(m3h)进料中组分A的浓度为0.2kmol/m3，流量为4m3总反应体积的最小值是多少？此时目的产物B的收率是多少？解：令，得已知，则(2)4.乙醛气相分解生成甲烷与一氧化碳：0.1g/s的乙醛蒸汽在520℃、0.1MPa于管式反应器（PFR）内分解，已知反应对乙醛为二级不可逆反应，k=4.3m3/kmol⑴35％乙醛分解所需的反应体积；⑵90％乙醛分解所需的反应体积；⑶若为CSTR，则⑴、⑵结果如何？解：该反应为变容过程，为二级反应，高温、低压下气相可按理想气体状态方程计算当时，当时，若为CSTR，当，若为CSTR，当时5.4为了测定一个闭式流动反应器的停留时间分布，采用脉冲示踪法，测得反应器出口物料中示踪物浓度如下：t/min012345678910c(t)/(g/L)0035664.53210试计算：反应物料在该反应器内的平均停留时间和无因次方差；停留时间小于4.0min的物料所占的分数。解：（1