天津大学反应工程第二版课后习题答案.docx

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1、检测方法及方法确认作业指导书天津高校：反响工程第二版习题答案1 绪 论1.1 在银催化剂上进展甲醇氧化为甲醛的反响： 进入反响器的原料气中，甲醇空气水蒸气=241.3摩尔比，反响后甲醇的转化率X达72%，甲醛的收率Y为69.2%。试计算：1反响的选择性S；2反响器出口气体的组成摩尔分率%。解：1由1.7式得反响的选择性为： 2进入反响器的原料气中，甲醇空气水蒸气=241.3摩尔比，当进入反响器的总原料量为100mol时，那么反响器的进料组成为组分摩尔分率yi0摩尔数ni0(mol)CH3OH空气水总计 设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，依据1.3和1.5式可得反响器出口甲醇, 甲醛和二氧

2、化碳的摩尔数nA, nP和nc分别为：nA=nA0(1-XA)=7.672 mol，nP=nA0YP=18.96 mol，nC=nA0(XA-YP)=0.7672 mol结合上述反响的化学计量式，水nW, 氧气nO和氮气nN的摩尔数分别为：nW=nW0+nP+2nC=38.30 molnO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788 molnN=nN0=43.28 mol所以，反响器出口气体组成为：组分摩尔数mol摩尔分率%CH3OHHCHOH2OCO2O2N21. 2 工业上采纳铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反响如下：由于化学平衡的限制，反响过程中一氧化碳不行能全部转化成甲醇，

3、为了提高原料的利用率，生产上采纳循环操作，即将反响后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等局部放空，大局部经循环压缩机后及原料气混合返回合成塔中。以下图是生产流程示意图冷凝别离合成 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h 循环压缩100kmol 放空气体原料气和冷凝别离后的气体组成如下：mol组分原料气冷凝别离后的气体COH2CO2CH4N2粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可局部溶解于粗甲醇中，对1kg粗甲

4、醇而言，其溶解量为CO2 9.82g,CO 9.38g,H2 1.76g,CH4 2.14g,N25.38g。假设循环气及原料气之比为7.2摩尔比，试计算：1一氧化碳的单程转换率和全程转化率；2甲醇的单程收率和全程收率。解：1设簇新原料气进料流量为100kmol/h，那么依据条件，计算进料原料气组成以质量分率表示如下：组分摩尔质量yi0(mol%)Fi0(kmol/h)质量分率xi0%CO28H22CO244CH416N228总计100100100其中xi=yiMi/yiMi。进料的平均摩尔质量Mm=yiMi=10.42kg/kmol。经冷凝别离后的气体组成亦即放空气体的组成如下：组分摩尔质量

5、摩尔分率yi%CO28H22CO244CH416N228总计其中冷凝别离后气体平均分子量为： Mm=yiMi又设：放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h，那么对整个系统的N21000+0.1029A=2.92 (1. 2-1) 对全系统的总物料衡算得 10010.42=B+9.554A (1. 2-2) 联立(1. 2-1), (1. 反响后产物中CO摩尔流量为 FCO=0.1549A+9.38B/(281000)将求得的A, B值代入得 FCO=4.431 kmol/h故CO的全程转化率为 由循环气及簇新气之摩尔比，可得反响器出口处的CO摩尔流量为FCO,0=1001000.

6、1549=138.4 kmol/h所以CO的单程转化率为 2产物粗甲醇所溶解的CO2, CO, H2, CH4和N2总量D为粗甲醇中甲醇的量为(B-D)X甲/Mm=(785.2-0.02848B) 那么甲醇的全程收率为 Y总甲醇的单程收率为 Y单2 反响动力学根底2.1 在一体积为4L的恒容反响器中进展A的水解反响，反响前 A的含量为12.23%重量，混合物的密度为1g/mL，反响物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A的浓度随时间变更的数据如下：反响时间/hCA/molL-1试求：反响时间为3.5h的A的水解速率。解：利用反响时间及组分A的浓度变更数据，作出CAt的关系曲线，

7、用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。切线的斜率为由2.6式可知反响物的水解速率为2.2 在一管式反响器中常压300等温下进展甲烷化反响： 催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为3%，其余为N2,H2气体，变更进口原料气流量Q0进展试验，测得出口CO的转化率为：Q0/mlmin-1X/%203040506070试求：当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。解：是一个流淌反响器，其反响速率式可用2.7式来表示故反响速率可表示为：用XAVR/Q0作图，过VR/Q0=0.20min的点作切线，得该条件下dXA/d(VR/Q0)值。VR/Q0minXA%故CO的转化速率

8、为2.3 在Fe-Mg催化剂上水煤气变换反响的正反响动力学方程为：式中yCO和yCO2W等于0.0535kmol/kg.h。如催化剂的比外表积为30m23，试计算：（1） 以反响体积为基准的速率常数kV。（2） 以反响相界面积为基准的速率常数kg。（3） 以分压表示反响物系组成时的速率常数kg。（4） 以摩尔浓度表示反响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。留意题中所给比外表的单位换算成m2/m3。2.4 在等温下进展液相反响A+BC+D，在该条件下的反响速率方程为：假设将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进展反响，求：反响4min时A的转化率。解：L

9、-1，故可把反响速率式简化，得由2.6式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得 XA=82.76%。3.5%NH3,20.8%N2,62.6%H2,7.08%Ar及4。该塔是在30MPa压力下操作。：催化剂床层中某处的温度为490，反响气体中氨含量为10%mol，试求：该处的反响速率。在Fe催化剂上氨合成反响速率式为：逆反响活化能。450时 ，且，490时，Kp可按下式计算：注：m3为标准立方米。解：题中给出450时的k2值，而反响是在490下，故首先要求出490时的k2值。利用2.27试，求出频率因子A:490的Kp值由题给公式计算出求k1值：求各组分的分压值：各组分的分率及分压值为NH31

10、0%pNH3=3MPaN219.06%pN2H257.18%pH2Ar+ CH413.79%pAr+ CH4反响速率为：2.6下面是两个反响的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最正确温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。依据下面两图答复：（1） 是可逆反响还是不行逆反响？（2） 是放热反响还是吸热反响？（3） 在等温线上，A,D,O,E,M点中哪一点速率最大，哪一点速率最小？（4） 在等转化率线上，H,C,R,O,F及B点中，哪一点速率最大，哪一点速率最小？（5） 在C,R两点中，谁的速率大？（6） 依据图中所给的十点中，推断哪一点速率最大？解： 1可逆反响 可逆反响2放热反响 吸热反响

11、 (3)M点速率最大，A点速率最小 M点速率最大，A点速率最小 (4)O点速率最大，B点速率最小 H点速率最大，B点速率最小 (5)R点速率大于C点速率 C点速率大于R点速率 (6)M点速率最大 依据等速线的走一直推断H,M点的速率大小。2.7 在进展一氧化碳变换反响动力学探讨中，采纳B106催化剂进展试验，测得正反响活化能为，假如不考虑逆反响，试问：反响温度是550时的速率比反响温度是400时的速率大多少倍？解：从题中可知，反响条件除了温度不同外，其它条件都一样，而温度的影响表现在反响速率常数k上，故可用反响速率常数之比来描述反响速率之比。2.8 常压下，在钒催化剂上进展SO2氧化反响，原料

12、气组成为7%O2及82%N2。试计算转化率为80%时的最正确温度。二氧化硫在钒催化剂上氧化的正反响活化能为 ，化学计量数等于2，反响式为：其平衡常数及温度的关系为：该反响的热效应。解：1求出转化率为80%时各组分的分压：以100mol为基准xSO2O2SO3N200 2求及上述组成对应的平衡常数KP值：(3) 求平衡温度Te(4) 利用2.31式求逆反响活化能值(5) 利用2.31式求最正确温度TOP2.9 在一恒容反响器中进展以下液相反响： 式中rR,rD分别表示产物R及D的生成速率。反响用的原料为A及B的混合物，其中A的浓度为2kmol/m3，试求：A的转化率到达95%时所需的反响时间。解

13、：反响物A的消耗速率应为两反响速率之和，即利用2.6式积分之2.10 在催化剂上进展三甲基苯的氢解反响：反响器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反响，当反响器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：（1） 此时反响器出口的气体组成。（2） 假设这两个反响的动力学方程分别为： ，那么出口处二甲基苯的生成速率是多少？解：以100mol为计算基准，设X为三甲基苯的转化率，Y为生成的甲苯摩尔数。（1） 用物料衡算求出口气体组成：组分名称X=0时三甲基苯(A)33.331-X氢B二甲基苯(C)0甲烷(D)033.33X+Y甲基

14、苯E0Y由题给条件可知，混合气中氢的含量为20%，所以有：66.67-33.33X-Y=20解得 0.8-20=20.01kmol甲苯量生成的二甲基苯量生成的甲烷量剩余的三甲基苯量氢气含量为 20kmol故出口尾气组成为 三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。（2） 由题给条件可知，三甲基苯的出口浓度为：2.11 在210等温下进展亚硝酸乙脂的气相分解反响：该反响为一级不行逆反响，反响速率常数及温度的关系为，假设反响是在恒容下进展，系统的起始总压为0.1013MPa，采纳的是纯亚硝酸乙脂，试求：亚硝酸乙脂分解率为80%时，亚硝酸乙脂的分解

15、速率及乙醇的生成速率。假设采纳恒压反响，乙醇的生成速率又是多少？解：1恒容过程，其反响式可表示为：反响速率式表示为：设为志向气体，反响物A的初始浓度为：亚硝酸乙脂的分解速率为：乙醇的生成速率为：2恒压过程，由于反响前后摩尔数有变更，是个变容过程，由2.49式可求得总摩尔数的变更。由于反响物是纯A，故有：yA0=1。由2.52式可求得组分的瞬间浓度：乙醇的生成速率为：2.12 甲烷及水蒸气在镍催化剂及750等温下的转化反响为：原料气中甲烷及水蒸气的摩尔比为1：4，假设这个反响对各反响物均为一级，：k=2l/mol.s，试求：1反响在恒容下进展，系统的初始总压为0.1013MPa，当反响器出口的C

16、H4转化率为80%时，CO2和H2的生成速率是多少？2 反响在恒压下进展，其它条件如1，CO2的生成速率又是多少？解：1由题意可将反响速率表示为：对于恒容过程，那么有当XA02对于恒压过程，是个变容反响过程，由2.49式可求得总摩尔数的变更反响物A的原始分率：由2.52式可求得转化率为80%时的浓度：2.13 在473K等温及常压下进展气相反响：1 2 3 式中CA为反响物A的浓度mol/l，原料中A和惰性气体各为一半体积比，试求：当A的转化率达85%时，其转化速率是多少？解：方法1，先求出总摩尔变更数。首先将产物的生成速率变为对应的反响物的转化速率：总反响速率为：以一摩尔反响物A为基准，总摩

17、尔变更数为：初始浓度为：那么有方法2，可将CA表示为：方法3，利用物料衡算可分别求出反响物A生成R及S的瞬间选择性SR,SS,因而可求出产物R及S的收率yR,yS,求得A转化率为85%时的分率：其中：2.14 在Pt催化剂上进展异丙苯分解反响：以A,B及R分别表示异丙苯，苯及丙烯，反响步骤如下：123假设外表反响为速率限制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。解：依据速率限制步骤及定态近似原理，除外表反响外，其它两步到达平衡，描述如下：以外表反响速率方程来代表整个反响的速率方程：由于将代入上式得：整理得：将代入速率方程中其中2.15 在银催化剂上进展乙烯氧化反响：，化作其反响步骤可表示如下：1 2

18、34假设是第三步是速率限制步骤，试推导其动力学方程。解：依据速率限制步骤及定态近似原理，除外表反响步骤外，其余近似到达平衡，写出相应的覆盖率表达式：整个反响的速率方程以外表反响的速率方程来表示：依据总覆盖率为1的原那么，那么有：或整理得：将代入反响速率方程，得：其中2.16 设有反响，其反响步骤表示如下：1 23假设1速率限制步骤，试推导其动力学方程。解：先写出各步的速率式：由于1是速率限制步骤，第2步是不行逆反响，其反响速率应等于1的吸附速率，故有：整理得：依据定态近似原那么因为将代入上式，化简后得：最终将代入吸附速率式，即为该反响的动力学方程式。2.17 一氧化碳变换反响：在较低温度下，其

19、动力学方程可表示为：试拟定该反响的相宜的反响步骤。解：依据题意，假设反响步骤如下：并假设第二步是限制步骤，其速率方程就代表了整个反响的速率方程：其余的两步可认为到达平衡，那么有：由于，有：将代入速率式，得：式中。故上述假定及题意符合。但上述假定的反响步骤不是唯一的。2.18 利用习题2.1的数据，试用积分法和微分法求其动力学方程。解：先用积分法求其动力学方程。设为一级不行逆反响，其速率表达式为：积分得： 用t作图。t(h)01234567890-1，故假设一级反响是合理的，其动力学方程可表示为：用微分法求解动力学方程。首先用CAt曲线，在曲线上取时间为0，1，2，9h所对应点的切线，为了精确可

20、采纳镜面法，求得各切线的斜率即为对应的dCA/dt之值，然后再以dCA/dtCA作图，所求的dCA/dt值如下表所示：t(h)0123456789CA(mol/l)dCA/dt(mol/l.h)设为一级不行逆反响，用dCA/dtCA-1，其动力学方程可表示为：或将速率方程直线化，即两边取对数，得：1，反响速率常数值为k=0.4996。还可用一数学公式来拟合CAt曲线，然后再将该数学公式对t求导，求得dCA/dt之值，此法会比作图法来的精确。2.19 在Ni催化剂上进展甲烷化反响：由试验测得200时甲烷生成速率RCH4及CO和H2分压pCO,pH 2的关系如下：pCO(MPa)pH2(MPa)R

21、CH4假设该反响的动力学方程可用幂函数表示，试用最小二乘法求一氧化碳的反响级数及正反响速率常数。解：由题意可写出速率方程式：但由于氢的分压保持为0.1013MPa的恒定值，反响速率式可简化为：式中。将速率式直线化： 或式中，由残差平方和最小而导出最小二乘法的系数计算式：序号yxx2xy12345将累加值代入a,b系数式中，得：2.20 在铂催化剂上，乙烯深度氧化的动力学方程可表示为：式中pA,pB分别表示乙烯及氧的分压。在473K等温下的试验数据如下：序号pA103MPapB103MPar1041234567891011试求：该温度下的反响速率常数k和吸附平衡常数KB。解：首先将动力学方程式直

22、线化：或y=b+ax。其中序号yx103x2105xy103r104,%1234567891011平均偏差，结果可以满足。3 釜式反响器3.1 在等温间歇反响器中进展乙酸乙酯皂化反响：该反响对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反响开场时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l，反响速率常数等于5.6l/mol.min。要求最终转化率到达95%。试问：1 当反响器的反响体积为1m3时，须要多长的反响时间？2 假设反响器的反响体积为2m3，所需的反响时间又是多少？解：1(2) 因为间歇反响器的反响时间及反响器的大小无关，所以反响时间仍为2.83h。3.2 拟在等温间歇反响器中进展氯乙醇的皂化反响：

23、以生产乙二醇，产量为20/h，运用15%重量的NaHCO3水溶液及30%重量的氯乙醇水溶液作原料，反响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。该反响对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反响温度下反响速率常数等于5.2l/mol.h，要求转化率到达95%。1 假设协助时间为0.5h，试求反响器的有效体积；2 假设装填系数取0.75，试计算反响器的实际体积。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：反响时间：反响体积：

24、（2） 反响器的实际体积：3.3 丙酸钠及盐酸的反响：为二级可逆反响对丙酸钠和盐酸均为一级，在试验室中用间歇反响器于50等温下进展该反响的试验。反响开场时两反响物的摩尔比为1，为了确定反响进展的程度，在不同的反响时间下取出10ml反响液用0.515N的NaOH溶液滴定，以确定未反响盐酸浓度。不同反响时间下，NaOH溶液用量如下表所示：时间，min010203050NaOH用量，ml现拟用及试验室反响条件一样的间歇反响器生产丙酸，产量为500kg/h，且丙酸钠的转化率要到达平衡转化率的90%。试求反响器的反响体积。假定1原料装入以及加热至反响温度50所需的时间为20min，且在加热过程中不进展反

25、响；2卸料及清洗时间为10min；3反响过程中反响物密度恒定。解：用A,B,R,S分别表示反响方程式中的四种物质，用当量关系可求出任一时刻盐酸的浓度即丙酸钠的浓度，因为其计量比和投量比均为11为：于是可求出A的平衡转化率：以丙酸浓度对时间作图：由上图，当CA14.7mol/l时，所对应的反响时间为48min。在同样条件下，间歇反响器的反响时间及反响器的大小无关，因此该生产规模反响器的反响时间也是48min。丙酸的产量为： 500kg/h=112.6mol/min。所需丙酸钠的量为: 112.6/0.72=156.4mol/min。原料处理量为：反响器体积： 实际反响体积： 3.4 在间歇反响器

26、中，在绝热条件下进展液相反响：其反响速率方程为：式中组分A及B的浓度CA及CB以kmol/m333.K计算。反响开场时反响混合物的温度为50。1 试求A的转化率达85%时所需的反响时间及此时的反响温度；2 假如要求全部反响物都转化为产物R，是否可能？为什么？解：(1) 由数值积分得出(2) 假设A全部转化为R,即XA=1.0,那么由上面的积分式知，t,这明显是不行能的。3.5 在间歇反响器中进展液相反响：3,C，D的初始浓度为零，B过量，反响时间为t1时，CA3，CC=0.038 kmol/m3，而反响时间为t2时，CA=0.01 kmol/m3，CC3，试求：1 k2/k1；2产物C的最大浓

27、度；3 对应C的最大浓度时A的转化率。解：(1)因为B过量，所以：恒容时： A (B)B式除以A式得：解此微分方程得： C将t1,CA,CC及t2,CA,CC数据代入C式化简得：解之得： (2) 先求出最大转化率:(3) 产物C的最大收率：产物C的最大浓度：3.6 在等温间歇反响器中进展液相反响初始的反响物料中不含A2和A3，A1的浓度为2mol/l，在反响温度下k1-1,k2-1,k3-1。试求:（1） 反响时间为1.0min时，反响物系的组成。（2） 反响时间无限延长时，反响物系的组成。（3） 将上述反响改为反响时间无限延长时，反响物系的组成。解：依据题中给的两种反响状况，可分别列出微分方

28、程，然后进展求解。但细致分析这两种状况，其实质是下述反响的特例： (A)当时，A式变为 (B)当时，A式变为 (C)当时，A式变为 (D)其中式D即为书讲的一级不行逆连串反响。可见只要得到A式的解，那么可简单化简得到B,(C)及(D)式的解。对于(A)式，可列出如下微分方程组： (1) (2) (3)由题意知初始条件为： (4)联立求解此微分方程组可得： (5) (6) (7)式中，由如下式确定： (8) (9)现在可用上述结果对此题进展计算：1由59式得2当t时，由59式得3此时为的状况，当t时，由得：3.7拟设计一反响装置等温进展以下液相反响：目的产物为R，B的价格远较A贵且不易回收，试问

29、：（1） 如何选择原料配比？（2） 假设采纳多段全混流反响器串联，何种加料方式最好？（3） 假设用半间歇反响器，加料方式又如何？解：1由上式知，欲使S增加，需使CA低，CB高，但由于B的价格高且不易回收，故应按主反响的计量比投料为好。2保证CA低，CB高，故可用以下图所示的多釜串联方式：3用半间歇反响器，假设欲使CA低，CB高，可以将B一次先参与反响器，然后滴加A.3.8 在一个体积为300l的反响器中863的过氧化氢异丙苯溶液分解：-1,最终转化率达98.9%，试计算苯酚的产量。（1） 假如这个反响器是间歇操作反响器，并设协助操作时间为15min;（2） 假如是全混流反响器；（3） 试比拟上

30、二问的计算结果；（4） 假设过氧化氢异丙苯浓度增加一倍，其他条件不变，结果怎样？解：1苯酚浓度 苯酚产量 2 全混流反响器苯酚产量3 说明全混釜的产量小于间歇釜的产量，这是由于全混釜中反响物浓度低，反响速度慢的缘由。4 由于该反响为一级反响，由上述计算可知，无论是间歇反响器或全混流反响器，其原料处理量不变，但由于CAB增加一倍，故C苯酚也增加一倍，故上述两个反响器中苯酚的产量均增加一倍。3.9 在间歇反响器中等温进展以下液相反响：rD及rR分别为产物D及R的生成速率。反响用的原料为A及B的混合液，其中A的浓度等于2kmol/m3。（1） 计算A的转化率达95%时所需的反响时间；（2） A的转化

31、率为95%时，R的收率是多少？（3） 假设反响温度不变，要求D的收率达70%，能否办到？（4） 改用全混反响器操作，反响温度及原料组成均不变更，保持空时及1的反响时间一样，A的转化率是否可到达95%？（5） 在全混反响器中操作时，A的转化率如仍要求到达95%，其它条件不变，R的收率是多少？（6） 假设采纳半间歇操作，B先放入反响器内，开场反响时A按1计算的时间均速参与反响器内。假设B的量为1m33，试计算A加完时，组分A所能到达的转化率及R的收率。解：(2) (3) 假设转化率仍为0.95，且温度为常数，那么D的瞬时选择性为：D的收率：这说明能使D的收率到达70%4对全混流反响器，假设使=t=

32、0.3958h,那么有解之得：CA=0.4433，所以：这说明在这种状况下转化率达不到95%。5对全混流反响器，假设X=0.95,那么R的收率为：6依题意知半间歇式反响器属于连续加料而间歇出料的状况。为了求分组A的转化率及R的收率，须要求出A及R 的浓度随时间的变更关系，现列出如下的微分方程组：对A: 1对R: 2 3在反响时间t=0.4038h,为便利起见取t 0.4h内将0.4 m3的A均速参与反响器内，故采纳间歇釜操作时，原料为A及B的混合物，A的浓度为2kmol/ m3.现采纳半间歇釜操作，且，故可算出原料A的浓度为：由于：代入1，2式那么得如下一阶非线性微分方程组： 4 5初始条件：

33、t=0,CA=0,CR=0可用“龙格-库塔法进展数值求解。取步长A和CR可以进展A的转化率和R的收率计算：式中VA为所参与的A的体积，且VA3;CA0为所参与的A的浓度，且CA0=7kmol/m33。同理可以计算出R的收率：3.10 在两个全混流反响器串联的系统中等温进展液相反响：3,流量为4m3/h,要求A的最终转化率为90%，试问：（1） 总反响体积的最小值是多少？（2） 此时目的产物B的收率是多少？（3） 如优化目标函数改为B的收率最大，最终转化率为多少？此时总反响体积最小值是多少？解：1对上式求dVr/dXA1=0可得： 将XA2=0.9代入上式，那么 解之得 XA1所以总反响体积的最

34、小值为(2)即 解得 CB1=0.005992 kmol/m3同理 解得 CB2=0.00126 kmol/m3B的收率 (3) 目标函数改为B的收率，这时的计算步骤如下：对于第i个釜，组分A,B的衡算方程分别为：对A: 对B: 当i=1时， 1 2当i=2时， 3 4由1式解出CA1代入2式可解出CB1; 由1式解出CA1代入3式可解出CA2;将CB1及CA2代入4式可解出CB2,其为1,2的函数，即 5式中CA0为常数。由题意，欲使CB2最大，那么需对上述二元函数求极值:联立上述两个方程可以求出1及2。题中已给出Q0,故由可求出CB2最大时反响器系统的总体积。将1,2代入5式即可求出B的最

35、高浓度，从而可进一步求出YBmaX.将1,2代入CA2，那么由XA2=(CA0-CA2)/CA0可求出最终转化率。3.11 在反响体积为490cm3的CSTR中进展氨及甲醛生成乌洛托品的反响：式中A-NH3,(B)HCHO,反响速率方程为：式中3/s的流量进入反响器，反响温度可取为36，假设该系统密度恒定，试求：氨的转化率XA及反响器出口物料中氨和甲醛的浓度CA及CB。解：即得： 整理得： 解得： XAf反响器出口A,B得浓度分别为：3，反响温度为10010-410-4 l/mol.min。反响混合物的密度为864kg/m3,欲使醋酸的转化率达60%，求此串联系统釜的数目。解：等体积的多釜串联

36、系统A,B,C,D分别代表乙酸，乙酸乙酯和水。由计量关系得：从条件计算出：将上述数据代入A式，化简后得到：假设i=1,那么B式变为：解之得：假设i=2,那么B式变为：解之得：假设i=3,那么B式变为：解之得：即：三釜串联能满足要求。3.13 以硫酸为催化剂，由醋酸和丁醇反响可制得醋酸丁酯。仓库里闲置着两台反响釜，一台的反响体积为3m3,另一台那么为1m333/h.kmol，要求醋酸的最终转化率不小于50%，这两台反响釜可视为全混反响器，你认为采纳怎样的串联方式醋酸丁酯的产量最大？为什么？试计算你所选用的方案得到的醋酸丁酯产量。假如进展的反响是一级反响，这两台反响器的串联方式又应如何？解：因为反响级数大于1，所以联立方式应当是小釜在前，大釜在后才能使醋酸丁酯产量最大。现进