2023年化学反应工程练习题解答.pdf

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1、优秀学习资料 欢迎下载 第一章习题 1 有一反应在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80，经过18min 后，转化掉 90，求表达此反应的动力学方程式。解 2AAmin18A0min8A0AAA0dd219.019.0181)(218.018.081)(11kctckckcxxckt为假设正确，动力学方程 2 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：S R B A OHHCOOCCHOHHCCOOHCH2943SOH94342 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在 100下进行。A 转化率达50需要时间为 24.6min，辅助生产

2、时间为 30min，每天生产 2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为 750kg m-3，反应器装填系数为 0.75。解 优秀学习资料 欢迎下载 3313111111i1.2m0.750.8949总体积反应0.8949m0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min3024.6总生产时间hr0.9834m750737.5换算成体积流量hr737.5kg634.1103.4总投料量hr634.1kg744.97724.1B4.97:1B:Ahr103.4kg601.724折算成质hr1.724kmol0.50.862的投料量A，则50%转

3、化率hr0.862kmol116100hr100kg2400/24R116 74 60 M SRBA器器投料量则量流量产量 3 反应(CH3CO)2O+H2O2CH3COOH 在间歇反应器中 15下进行。已知一次加入反应物料 50kg，其中(CH3CO)2O 的浓度为 216mol m-3，物料密度为 1050kg m-3。反应为拟一级反应，速率常数为 k=5.708107 exp(E/RT)min-1，E=49.82kJ mol-1。求 xA=0.8 时，在等温操作下的反应时间。解 min6.308.011ln05252.0111ln1min05252.0)288314.849820exp(

4、10708.5A17xktk 4 在 555K 及 0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应 AP，已知为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 进料中含 A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为 6.3mol s-1，动力学方程式为 rA=0.27cA mol m-3s-1为了达到 95转化率，试求：(1)所需空速为多少?(2)反应器容积大小?解 1R000VNO30R111V95.00AA95.00AAA

5、01330s131.0075.11013.015.5553.015.2730969.0m075.110.110969.0s09.010.11s10.1195.011ln27.01127.0ddsm0969.030015.555314.8103.6VppTTVSVVSxxrxcV标准空速为：5 反应 A+BR+S，已知 VR=0.001m3，物料进料速率 V0=0.510-3m3min-1，cA0=cB0=5mol m3，动力学方程式为 rA=kcAcB，其中 k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，

6、反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积 VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?已知 k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol m-3，cA饱和=0.02kmol m-3，水溶液流量为10m3hr-1。解 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载（1）平推流 5.00005.051.0001.0111111)111(1)1(d10A0RAfAf0A02AA0A0RAfVkcVxxkcxxkcVVx（2）全混流

7、3330R2BAAA0AAA00Rm1024105.040025.01000025.0005.0VVckcccrccVV（3）VR=0.001m3时可达到的转化率 3820.0111005.0100105.0m001.01A2AA2AA33R2A20AAA0BAAA0AAA00RxxxxxVxkcxcckcccrccVV 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第二章习题 1.平行液相反应 AP rP=1 AR rR=2cA

8、AS rS=cA2 已知 cA0=2kmol m-3，cAf=0.2kmol m-3，求下列反应器中，cP最大为多少?(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmol m-3。解 3-A0AfA2AAf0ApPAPAfA0p2A2AASRPPPmkmol5.02112.011)1(1)1(1d)1(1)(d1PFRFor)1(1211A0Af0AAfccccccSccSccScccrrrrScccc 3-22AfAfA0AfA0pPmkmol25.1)2.01(1)2.02()1(1)()(CSTRFor cccccSc 为反应在下进行转化率达需

9、要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 3-22P2AfA1P1A1A0Pmkmol81.056.025.0)2.01(1)2.01()11(1)12()()(Seriesin CSTR For twoSccSccc 2.自催化反应 A+P2P 的速率方程为：rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料组成为含 A 13%，含 P 1%（摩尔百分数），且 cA0+cP0=l kmol m-3，出口流中 cP=0.9 kmol m-3，计

10、算采用下列各种反应器时的空间时间(=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。解 AA2A0AA0AA0PAAAfAin3A0)1()1(9.00714.0141m1kmolxxkcxcxkcckcrxxc min76.40714.010714.09.019.0ln11111ln1d11111d1dPFRFor AinAinAfAfA0AA0AAAAA0AAA0AfAinAfAinAfAinxxxxkcxxxkcxxxkcrxcxxxxxx min2.99.09.010714.09.01111CSTRFo

11、r AfAf20AAinAf0Axxkcxxc 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 min91.320.271.120.25.015.09.019.0lnmkmol5.0)1(min71.15.0)5.01(0714.05.0111)1(15.00210dd,1PFRCSTRFor 2123A1A0A1A11AAinAf0A1A1AAAAAxccxxxxkcxxxrrr，有令的极值点相同与由于 min71.15.0)5.0

12、1(0714.05.0111)1(15.0,0ddCSTRFor A1A1AinAfA01AAAxxxxkcxxr分离器 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第三章习题 1 有一有效容积 VR=1m3，送入液体的流量为 1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c/kg m-3 0 3 6 5 4 3 2 1 0 求其

13、停留时间分布规律，即 F(t)，E(t)，t，2t 解 示踪法求停留时间分布规律 t/min c/kg m-3 c F(t)E(t)t c t2c 0 0 0 0 0 0 0 10 3 3 0.125 0.0125 30 300 20 6 9 0.3750 0.0250 120 2400 30 5 14 0.5833 0.0208 150 4500 40 4 18 0.75 0.0167 160 6400 50 3 21 0.875 0.0125 150 7500 60 2 23 0.9583 0.0083 120 7200 70 1 24 1.0 0.0042 70 4900 80 0 24

14、 1.0 0 0 0 24 80 33200 22222tmin2.27233.332433200min33.3324800tcctctct 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 2 请将习题一中停留时间分布规律用对比时间 作变量，求 F()，E()，2。解 min33.335.110R0R22t2VVVVttEEtFFt 3 在习题一的反应器中进行 AD 反应，已知 cA0=25mol m-3，动力学方程为 rA=0.05

15、cA mol m-3min-1，请分别用：(1)凝集流模型；(2)多级混合槽模型；(3)平推流模型；(4)全混流模型。计算出口物料中 A 组分的转化率。解（1）凝集流模型 t/min c/kg m-3 c F(t)ktccexp 0 0 0 0 0 10 3 3 0.125 0.1189 0.07582 20 6 9 0.375 0.2262 0.09197 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 30 5 14 0.5833

16、 0.1793 0.04649 40 4 18 0.75 0.1365 0.02256 50 3 21 0.875 0.0974 0.01026 60 2 23 0.9583 0.0617 0.00415 70 1 24 1.0 0.0294 0.00126 80 0 24 1.0 0 24 0.2525 7475.0exp1Aktccx (2)多级混合槽模型：7556.008.433.33005.011111108.41245.008.4A222NNkxNN (3)PFR 模型：8111.033.3311ln201d201d05.01dmin33.33AA0AA0AA0AAA00RAAAxx

17、xxxxrxcVVxxx(4)CSTR 模型：为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 6250.033.33120105.0min33.33AAAAA0AA0AfAA00RxxxxcxcrccVV 4 用题一的条件，采用轴向扩散模型，计算其 Pe 值与出口物料中 A 组分的转化率。解 7578.02422.012993.63976.1exp3976.112993.63976.1exp3976.112993.6exp3976.1

18、412Peexp12Peexp12Peexp413976.1993.633.3305.041Pe41993.6PePePeexp11Pe2245.012222A222 xkttt试差得闭式边界条件满足闭 5 设 E()、F()分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分布函数，为对比时间。(1)若反应器为 PFR，试求：为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(

19、0.8)，(e)E(1.2)(2)若反应器为 CSTR，试求：(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(0.8)，(e)E(1.2)(3)若反应器为一非理想流动反应器，试求(a)F()，(b)F(0)，(c)E()，(d)d0F，(e)d0E 解(1)对 PFR，F(1)=1，E(1)=，F(0.8)=0，E(0.8)=0，E(1.2)=0(2)3012.02.14494.08.03679.015507.018.06321.0111CSTR2.18.018.01eEeEeEeFeFeEeF，对(3)dd000100EFEFF对任何反应器，为反应在下进行转化率达需要时间为辅助

20、生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第四章习题 1、乙炔与氯化氢在 HgCl2活性炭催化剂上合成氯乙烯：(C)(B)(A)ClHCHClHC3222 其动力学方程式可有如下几种形式：(1)2CCBBAACBA)1()(pKpKpKKpppkr(2)1)(1(CCBBAABABApKpKpKppKkKr(3)BBAABAA1pKpKppkKr(4)CCBBBAB1pKpKppkKr 试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。解：（1）CCCBABBAA控制步骤 为

21、反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载（2）2212212211CC控制步CBABBAA骤（3）骤控制步CBABBAA（4）CC控制步CBABB骤 2、丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：(S)(R)(A)HHCHC26484k 若反应按下列步骤进行：3RRc2SRAb1AAa654321kkkkkk（1）分别写出 a，c 为控制步骤的均匀吸附动力学方程；为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间

22、折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载（2）写出 b 为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。解：（1）：a 控制步骤时 A2VArkpkr （1）对 b：SR4A3pkk令432kkK 则RS2A1pK (2)对 c：RV6R5pkk令563kkK 则VR3RpK (3)由(3)代入(2)得：VRS23AppKK 由1VRA得 1VVR3VRS23pKppKK 11R3RS23VpKppKK 1R3RS23RS23ApKppKKppKK 1R3RS23R

23、S232A1pKppKKppKKkpkr 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载（2）c 控制步骤时 VR6R5pkkr 由 a A2VA1kpk，令121Kkk，则VA1ApK 由 b SVA21SA2RppKKpK 由1VRA得 1VSVA21VA1ppKKpK 11A1SA21VpKppKK 1A1SA21SA21RpKppKKppKK SA21A1R6SA2151ppKKpKpkppKKkr（3）b 为控制步骤：R3A

24、1RS34A13RS4A31pKpKppKkpKkpkkr 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 当吸附很弱时，1,131KK 则RS34A13ppKkpKkr 对丁二烯是一级反应。为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第五章习题 1.异丙苯在催化剂上脱烷

25、基生成苯，如催化剂为球形，密度为 P=1.06kg m-3，空隙率 P=0.52，比表面积为 Sg=350m2g-1，求在 500和 101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子 =3，异丙苯 苯的分子扩散系数 DAB=0.155cm2s-1。解 1233Pe1233KAB12370K93PgPVg0scm10145.1310608.652.0scm10608.610902.61155.011111scm10902.612015.27350010606.548504850m10606.510601035052.0444DDDDDMTdDSSVd 2.在硅铝催化剂球上，粗

26、柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在 630时，该反应的速率常数为 k=6.01s-1，有效扩散系数为 De=7.8210-4cm2s-1。，试求颗粒直径为 3mm 和 1mm 时的催化剂的效率因子。解 461.10182.701.6305.03383.40182.701.6315.034114e33SeSDkRDkR 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 5373.0383.4101249.008.8001249.008.

27、80461.11461.131461.1131)3(112282.0383.411461.13461.13461.13461.131S1SS11S33eeeeth 3.什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有何异同？答 定义式 SS0S0SAAddVVVVrR 计算式 RA=(rAS)两者都反映了宏观反应速率与本征反应速率之间的关系。颗粒内实际反应速率受颗粒内浓度、温度分布影响，用定义式是难于计算的。计算式将过程概括为颗粒表面反应速率与效率因子的关系，而效率因子通过颗粒内扩散及浓度、温度分布的规律是可以计算的，从而得到总体颗粒的宏观速率。为反应在下进行转化率达需要时间为辅

28、助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第六章习题 1.在一总长为 4m 的填充床中，气体以 2500kg m-2hr-1的质量流率通过床层。床层体安装直径为 3mm 的球形催化剂颗粒，空隙率为 0.45，气体密度为2.9kg m-3，其粘度为 1.810-5kg m-1s-1。求床层的压降。解 21045.01108.1360025001031Re53BggmSmud Ergun 方程 Pa3296445.045.011039.29.23600250075.

29、1210150175.1Re1503323BBSg2mmpLdup 2.在铝催化剂上进行乙腈的合成反应 C2H2+NH3CH3CN+H2+92.14kJ(A)(B)(R)(S)设原料气的体积比为 C2H2:NH3:H2=1:2.2:1。采用三段绝热式反应器，段间间接冷却，使各段出口温度均为 550，每段入口温度也相同，其反应动力学方程可近似表示为：1cat1A4Aghrkmol17960exp1008.3 xTr 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料

30、流量优秀学习资料 欢迎下载 流体的平均热容 CP=128J mol-1K-1。若要求乙腈的转化率为 92%，且日产乙腈 20 吨，求各段的催化剂量。解 1-Af0AR0A0A1-RR0t0BB00t0AA00ttA0A0SSA0ARA0A0BBAA0A0B0S0At0A0hrkmol78.9292.02381.03252.20hrkmol3252.202420000415238.02.42.22381.02.41)1(2.412.211xyFyFFMFMnnynnynnxnnnxnnxnnnxnnnnnnnR 0)(5.171)(12878.92102.921.2278.921.222.42.

31、4hrkmol1.2292.03252.20)()(A01AA1AA300A01-AfR0A1AAPRA00 xxxxxTTFFFxFFxxCFHFTTiiiiiiiiii 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 92.0613.03067.0312192.0)92.0(5.171550)(5.171)(5.171550)(5.1715.1715505.171C5503A2A3A2AA12A1AA2A13020102A2AA3

32、3301A2A1A2A220A1A110o321xxxxxxxxxTTTxxxTTxxxxTTxxTTTTT 3211302010o10823.2KK6.7703067.05.171K6.770C4.4973067.05.171550TTTTTTTT 045.1d41.0d260.0dd15.1716.7707960exp1008.3d17960exp1008.3d)(d192.06134.0AAA0316134.03067.0AAA0213067.00AAA010AA0AA4A0A4A0AAA0AAAA IxxfFWIxxfFWIxxfFWxxfxxxxTxrxFWxxxx catcat3A

33、03cat2A02cat1A01kg89.37078.23058.9744.5kg087.23045.11.22kg058.9410.01.22kg744.5260.01.22WIFWIFWIFW 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 3.在 T x 图上，为平衡曲线，为最佳温度曲线，AMN 为等转化率曲线，指出最大速率点和最小速率点。BCD 为等温线，指出最大速率点和最小速率点。答 在 AMN 线上，M 为最大速率点，N

34、为最小速率点 在 BCD 线上，C 为最大速率点，D 为最小速率点 A D M N C B T x 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第七章习题 1.在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为 5110-6m，颗粒密度 P=2500 kg m-3，静床空隙率为 0.5，起始流化时床层空隙率为 0.6，反应气体的密度为 1 kg m-3，粘度为 410-2mPa s。试求：（1）初始流化速度（2）逸出速度（3）操作气速 解（1）

35、计算初始流化速度 设 Re 小于 2，2536mfp3526p2mf10232.1104110661.91051Re10661.981.9104165125001051165udgdup （2）计算逸出速度 2Re1129.0104108856.0101.5Resm08856.01041881.912500101.51855p1525P2Pudgdu uT=Fu，Re10，F 1 uT=s-1 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢

36、迎下载（3）估算操作气速 操作气速=(0.5-0.6)uT，取 0.5，操作气速=0.5uT s-1 2.在一直径为 2m，静床高为 0.2m 的流化床中，以操作气速 u=0.3m s-1的空气进行流态化操作，已知数据如下：dp=8010-6 m，P=2200 kg m-3，=2 kg m-3，=1.9010-2mPa s，mf=0.5 求床层的浓相段高度及稀相段高度。解 计算逸出速度 设 2Re500，11222233P5P515p5220029.81448 102252251.9 1020.4811m s8 100.4811 2Re4.0511.9 10gudd u uT=Fu，Re10，

37、F 1 uT=s-1 计算床层空隙率 5263.2109.123.0108Re55pud 当 1Re200 时，1.0TPRe1845.4ddn 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 89.04811.03.00568.45263.221081845.4Re1845.40568.411Tf1.051.0TPnuuddn 计算浓相段高度 m909.02.0545.4545.489.015.01110ffmfRLLR 估算稀相段

38、高度 m938.101631.165263.22.0102.1ArRe102.11631.61109.12220081.92108Ar1.155.131.155.103225352P3PLLgd 3.在 2 题中如果要求出口气体中关键组分转化率为 xAf=0.98，催化剂用量应取多少？解 m5166.12.0231.03136.1ArRe102.1%45.15%10010.2231.0m031.020.0231.00.95m231.005.3704.0m704.098.01ln264.275.401ln1.11.55P032ff0AfbrbfLLxRLLxKuL用量增加时催化剂用量增加较 为反

39、应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 4.在 2 题中如果将操作气速由 u=0.12m s-1提高到 0.2 m s-1，出口气体中关键组分转化率是多少？床层高度有何变化？解 床层高度的变化 m7363.27.393987.12.0102.1ArRe102.1m171.12.0855.5855.59146.015.01119146.02956.02.03987.11002.31.12.01092.1Re1.11.55 31.11

40、.55P032mfffmfmff379.411tf54PPLLRLLLLRuuudn出口气体转化率的变化 由于 u 的变化引起参数变化为 m01762.0711.02tbgud 1tbrsm2956.0 uu 1brmfbsm4875.02956.000811.002.0uuuu 01.0b 3221.0c 3936.04875.000811.02.0bmfbuuu 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 4382.03221

41、.001.03936.03936.015.0111cbbbmfe 8488.9bcK 1213213bbemfces464.6762.175.48204.05.078.678.6duDK 1brs9023.14382.01464.64.313221.01849.94.3101.04.3K 9896.0171.14875.09023.1exp1exp1fbbrAfLuKx 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 第八章习题 1.

42、用纯水吸收 CO、O2等气体中少量的 NH3，已知在操作温度(10)下 NH3的亨利系数 HA=1.01kPa L mol-1；CO2，O2亨利系数 HA=1.01105 kPa L mol-1。试求 假定 NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且 kAG=4.0510-3 mol cm kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm s-1。（1）气膜和液膜阻力各为多少？（2）应采用哪种形式的速率式？（3）采用化学吸收是否都可用？为什么？解 对 NH3气膜和液膜阻力 33ALAAGAG1087.21019.246101.001.11005.41111kHkK 总阻力：347.9 气膜

43、246.9，占 71%液膜 101 占 29%ALAAGA1ddkHkpStn 对 CO，O2气膜和液膜阻力 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 8753ALAAGAG109.91001.19.246101.01001.11005.41111kHkK 总阻力：10100247 气膜 247，占 0.244%液膜 1.01107 占 99.76%ALAAGALAddcHpSktn 对易溶气体，气膜阻力为主，化学吸收增强不显著

44、。对难溶气体，液膜阻力为主，化学吸收增强显著。2.在半间歇鼓泡塔中进行苯氯化生产一氯化苯的反应：Cl2(G)+C6H6(L)C6H5Cl+HCl(A)(B)(R)为了控制副反应，确定苯的最终转化率为 0.45。某装置年生产能力为 8 万吨一氯化苯（每年以 7000 小时计）。反应生成一氯化苯的选择性 SR=0.95。在操作条件下，已知 DAL=7.5710-9m2s-1；cAI=1.03kmol m-3；kAL=3.710-4 m s-1；rA=rB=kcAcB；k=2.0810-4 m-3kmol-1s-1；B=810kg m-3；比表面积=200m2m-3；装填系数 =0.7；平均气含率

45、G=0.2，每批料辅助生产时间t=15min，计算所需鼓泡塔反应器容积。解 求苯的初始浓度 3B0mkmol385.1078810c 计算八田数，式中，cBL取最大值 cB0。为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 02.00109.0107.3385.101057.71008.2494ALBLALkckD 慢反应，=1 ALBLGAIALBLALGALAIALA111kkcccckccckR 式中，3AIBB0BLmkmol

46、03.11cxcc BfAIALB0BfGAI0BAIALB0BGAI0BGAIALBBB0GAL0BLGALBLGAIALBB0BLGALBLGAIALALBLGAIAIALA11ln11d11111d1111d1111BfBfBfxckcxkcxckcxkcxkckxxkckkckkcckxctkckkcckkkccckRxxx 代入xBf=0.45 及其它数据：min86.47s6.287145.03.1200107.3385.1045.011ln1008.22.013.1144ttt 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体

47、积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量优秀学习资料 欢迎下载 每批料生产时间：min86.621586.47t 每年生产668286.62607000批 每批产量kmol4.10666825.1121087氯苯 投料248.9kmol95.045.04.106苯 折合19420kg78248.9 计323.97m81019420 反应器容积：3Rm81.242.017.023.97V 为反应在下进行转化率达需要时间为辅助生产时间为每天生产醋酸丁酯量总生产时间折合反应器有效体积反应器总体积反应在间歇反应器中下已知优秀学习资料欢迎下载进料中含摩尔分数其余为惰性物料加料流量