反应工程整理版答案(含简答答案)[精选].doc

计算题部分 2.3已知在Fe-Mg催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 式中yCO和yCO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa压力及700K时反应速率常数kW等于0.0535kmol/kg.h。如催化剂的比表面积为30m2/g，堆密度为1.13g/cm3，试计算： （1）?? 以反应体积为基准的速率常数kV。 （2）?? 以反应相界面积为基准的速率常数kg。 （3）?? 以分压表示反应物系组成时的速率常数kg。 （4）?? 以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数kC。 解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得问题的解。注意题中所给比表面的单位换算成m2/m3。 3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应： 以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的NaHCO3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h，要求转化率达到95%。 （1）?? 若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积； （2）?? 若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。 解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h 每小时需氯乙醇： 每小时需碳酸氢钠： 原料体积流量： 氯乙醇初始浓度： 反应时间： 反应体积： （2）?? 反应器的实际体积： 4.19现有反应体积为1m3的活塞流反应器两个，拟用来分解浓度为3.2kmol/m3的过氧化氢异丙苯溶液以生产苯酚和丙酮。该反应为一级不可逆反应，并在86℃等温下进行，此时反应速率常数等于0.08s-1。过氧化氢异丙苯溶液处理量为2.4m3/min。试计算下列各种情况下过氧化氢异丙苯溶液的转化率。 （1）?? 两个反应器串联操作； （2）?? 两个反应器并联操作，且保持两个反应器的原料处理量相同，即均等于1.2 m3/min； （3）?? 两个反应器并联操作，但两者原料处理量之比为1：2，即一个为0.8 m3/min，另一个则为1.6 m3/min； （4）?? 用一个反应体积为2 m3的活塞流反应器替代； （5）?? 若将过氧化氢异丙苯的浓度提高到4 kmol/m3，其余条件保持不变，那么，上列各种情况的计算结果是否改变？相应的苯酚产量是否改变？ （6）?? 比较上列各项的计算结果并讨论之，从中你得到哪些结论？ 解：（1）两个反应器串联操作如图示： 总反应体积为： 将有关数据代入即得： （2）结果同（1）。 （3）第一个反应器，， 而第二个反应器，， 两个反应器出口混合后： （4）用一个反应体积为2m3代替，其结果同（1）。 （5）当CA0提高到4kmool/m3时，由可知，转化率与CA0无关，所以，上列各种情况计算结果不变，而对苯酚产量：（以摩尔流量表示） 说明苯酚产量与CA0成正比，即产量增加。 （6）从上列各种计算结果比较看出：（a）几个PFR串联与用一个大的PFR，只要保持二者的总体积相同，其效果是一样的。（b）在并联时，只要保持，其结果也是相同的。但时，其总转化率是下降的。（c）对一级反应最终转化率与CA0无关，但目的产物的产量与CA0成正比关系。 6.1、在半径为R的球形催化剂上，等温进行气相反应。试以产物B的浓度CB为纵座标，径向距离r为横座标，针对下列三种情况分别绘出产物B的浓度分布示意图。 （1）?? 化学动力学控制 （2）?? 外扩散控制 （3）?? 内、外扩散的影响均不能忽略 图中要示出CBG，CBS及CBe的相对位置，它们分别为气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处B的浓度，CBe是B的平衡浓度。如以产物A的浓度CA为纵座标,情况又是如何? 解(1)以产物B的浓度为纵座标 (2)以产物A的浓度为纵座标 简答题 1 反应器按结构原理分为几类？ 2 简述关于空时 停留时间 反应时间的关系 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，恒容时的空时等于体积流速只比，所以三者相等。 题型分布：选择，填空，判断：25分左右 计算：52分 简答：20分左右多关注前六章的概念及第8章的气液固反应。。第