7-10章习题.ppt

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 ？ 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=2.4mm，固体颗粒与气体给热系数h=167.2kJ/(m2·℃·h)，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 V 8 9 6 进口浓度 cA0 3 4 4 出口浓度 cAf 2 2 2 催化剂重量 W 4 9 3 颗粒直径 dp 2 2 1 转速 N 200 500 500 实验序号 （1） （2） （3） 表观速率 RA 2 2 4 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）计算表观反应速率。 (1) (2) (3) *例8-12（p131）《化学反应工程原理——例题与习