反应工程题(前三章)-(1)

化学反响工程前三章复习题一、 填空201、 气相反响C6H6+3H2C6H12的膨胀因子C6H6等于。2、 某复合反响目的产物的选择性为60%，反响物的转化率为90%，那么目的产物的产物的收率为。3、 对于自催化反响，最适宜的反响器为。4、 在连续流动反响器中，空时为。5、 在等温间歇釜式反响器中进展的某平行反响AB，k1=1min-1；AD，k2=2min-1反响进展到某一时刻时，产物D的浓度为6mol/L，那么B的浓度为 。 6、 根据反响体系相态数的不同，化学反响可分为反响和反响。7、 在等温间歇釜式反响器中进展某一级不可逆反响SP，反响器体积为10m3，反响时间为20min时，反响物转化率为70%，假设反响器体积为30m3，反响物转化率到达70%所需反响时间为。8、 多级全混釜串联模型当釜数N=为全混流，当N=为平推流。二、 判断对错101、可逆吸热反响，rA随XA增加而增加。2、全混流反响器中的组分浓度等于出口流中的组分浓度。3、某反响AB，反响速率rA=kCAn(n0)，当出口转化率一样时，此反响在PFR中进展比在CSTR中进展所需的反响体积小。4、正常动力学，出口转化率一样，同一单一反响在不同反响器中进展时，所需反响体积大小顺序为单个全混流多釜串联单个活塞流。5、对于反响前后总摩尔数不变的气相反响可视为恒容反响。6、管式反响器长度远大于直径，部没有搅拌装置，属连续操作。7、化学反响器的操作方式分为间歇操作、连续操作和半连续操作。8、单一反响的转化率和收率在数值上相等。9、全程转化率是以反响器入口物料为基准所计算的转化率。10、化学反响工程中的“三传一反三传是指质量传递、热量传递和能量传递。三、 计算题701、 某气相1级反响A2R+S在等温、等压的实验室反响器进展，原料含A75%摩尔分数，惰性气体25%，经8min后其体积增加了1倍，求此时的转化率与该反响在此温度下的速率常数。2、以少量硫酸为催化剂，在不同的反响器中进展乙酸和丁醇反响生产乙酸丁酯CH3COOH+C4H9OHCH3COOC4H9+H2O反响在100等温条件下进展，反响动力学方程为 rA=kcA2 ，k=17.4L/(kmolmin)下标A代表乙酸，其初始浓度cA0为0.00175kmol/L，每天生产乙酸丁酯2400kg，假设乙酸转化率为50%，试分别计算在以下反响器中进展反响时所需的反响器体积：1间歇反响器，设每批操作的辅助时间为0.5h。2平推流反响器。3全混流反响器。4两个串联的等体积全混流反响器。5三个串联的等体积全混流反响器。3、恒温下进展液相自催化反响：A+BR，反响速率方程为rA=0.15cA cRmol/Lmin。cA0=1.25mol/L，cR0=0.01mol/L，进料速率为200L/min，最终转化率0.9。试计算分别在以下反响器中完成该反响所需的反响器体积。1全混流反响器。2平推流反响器。3全混流串联平推流反响器。答案：1、解：该反响是变摩尔反响，其物质的量的变化为A=1+2-1/ 2=2设未反响时体积为V0，那么反响后体积为V=V0(1+AyA0XA)当反响8min后V=2V0，故有V/V0=(1+AyA0XA)=2代入数据解得XA=66.6%对于1级反响，反响速率方程可表示为化简后得到，积分后得代入数据解得k=0.137min-12、解该反响为液相反响，物料的密度变化很小，可近似认为是恒容过程。由每天生产乙酸丁酯相对分子质量1162400kg、转化率0.5，折算得到单位时间原料处理量=985L/h1间歇反响器反响时间=32.8min=0.547h间歇反响器体积Vr=Q0t+t0=9850.547+0.5=1031L2平推流反响器体积=539L3全混流反响器=1078L4两个串联的等体积全混流反响器。由多釜串联全混釜反响器中任一反响器的体积设计方程式可分别写出两个串联全混流反响器的体积计算式由V1=V2，XA2=0.5，解出cA2= cA01-XA= 0.001750.5=0.000875kmol/LcA1= 0.001184kmol/L所以V1=V2=381L两个串联的全混流反响器总体积V=762L5三个串联的等体积全混流反响器。由设计方程得，以为参数，可解出三个等体积全混流反响器的相等，由此得由最终出口浓度cA3= cA01-XA= 0.001751-0.5=0.00875kmol/L，以与cA0=0.00175kmol/L，k=17.4L/(kmolmin)，解出=14min，得Vi=985/6014=230L三个串联的全混流反响器总体积V=3 Vi =690L3、解 恒温过程，速率常数不变，为0.15 L/molmin；液相反响，可认为过程恒容。1全混流反响器设计方程V=FA0-FA/rA其中FA0= Q0cA0=250mol/minFA= FA01-XA= 25mol/minrA=kcA cR= kcA01-XAcR0+cA0XA=2.1310-2mol/LminV=10563L2平推流反响器设计方程=7444L3全混流串联平推流反响器，最好用全混流反响器将反响进展到最大速率点XAM，这时反响器总体积最小。rA=0.15cA01-XAcR0+cA0XA令drA /dXA =0得XAM=0.496全混流反响器体积V=FA0-FA/rAM其中FA0= Q0cA0=250mol/minFAM= FA01-XAM= 126mol/minrAM=kcAcR= kcA01-XAMcR0+ cA0 XAM=5.9510-2mol/LminV=2083L平推流反响器体积=2334L全混流串联平推流反响器的总体积V=2083+2334=4117L4 / 4