发布时间 : 星期二 文章反应工程习题答案更新完毕开始阅读560fd3c10c22590102029d17
V?V?v0kCA0?xA0vdxA?0(1?xA)(a?xA)kCA0?xA01?11????dxAa?1?1?xAa?xA?
?v01a?xA?10?ln100?ln1.0001??ln?ln??kCA0(a?1)?1?xAa?1.512?0.99?1.0101
57. (A) (P) (S)
V?60.8(m3)
k3?C6H4Cl2k1?C6H5Cl?C6H6???
dCAdCP??k1CA?k1CA?k2CPdtdt反应速度；
，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求
SP，其中
?1k1?1.0(h?1),k2?0.5(h),Vv0???1(h),CP0?CS0?0,CA0?1mol/l。
解:(a)
CA?CA0exp[?k1?]?0.368mol/l
CP?k1CA01k?0.501?k2(e?k2??e?k1?)=1?0.5(e?e?1.)=0.477mol/?
CS?CA0?(CA?CP)?1?(0.368?0.477)=0.155mol/l
?SCPP?0.477CS=0.155=3.08
(b)
?v0(CA0?CA)=K1CAV
?CCA0CA0A?1?k1?=1?K1 (K1?k1?)
v0CP?V(k1CA?k2CP)
Ck1CA?k1CA0?P?∴
1?k2?=?1?k1???1?k2??
CA=0.5mol/l CP=0.333mol/l CS=0.167mol/l
SCPP?CS=2.0
58. (A) (P) (S)
C6H6??k1?C6H5Cl??k3?C6H4Cl2
?dCA?kdCP反应速度dt1CA?k；dt1CA?k2CP，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应
时,求目的产物P的选择性k.0(h?1)k?11?1,2?0.5(h),Vv0???1(h),CP0?CS0?0,CA0?1mol/l解：等容积釜串联应有
???1??2 ?1??2?1/2??0.5h
对第二个全混流反应器作物料衡算
V0(CA1?CA2)?k1CA2V2
CCA1CA0A2?∴
1?k1?2=(1?K1)2
K1?k1?1?k1?2?0.5
对于P:
V0(CA1?CA2)?V2(k1CA2?k2CP2)
CK1CA0K1CA0P2?2∴
(1?K1)(1?K2)+(1?K1)(1?K2)2
K2?k2?2?0.25
SP，其中
。
CA2?1(1?0.5)2=0.444mol/l
CP2?
∴
0.50.5(1?0.5)2(1?0.25)+(1?0.5)(1?0.25)2
CS2=1-(0.444+0.391)=0.165mol/l
CP20.391CS2=0.165=2.37
59.醋酸甲酯的水解反应如下：CH3COOCH3 + H2O →CH3COOH +CH3OH，产物CH3COOH在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。
3
（1） （1） 在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500和50mol/m。实验测得当反应
时间为5400s时，醋酸甲酯的转化率为70%，求反应速率数和最大反应速度。（5分） （2） （2） 如果反应改在连续搅拌釜中进行，（3） （3） 如果采用管式流动反应器，
解： A + B → C + D （1）
?A=0.8时停留时间应为多少。
?A=0.8时停留时间。
?rA?kCACC
CC02dCAd?A?kC(1??)(??)??CA0?kCA0(1??A)(CC0?CA0?A)A0AACA0 ??A=dtdtkCA0dt?d?A(1??A)(?A?CC0)CA0
10.7?0.1k?ln?1.106?10?6m3/mol?s500?5400(1?0.1)0.1?0.1?0.7
C2??rA?1.106?10?6?5002(1??A)(?A?C0)?0.2765(??A?0.9?A?1)CA0
d(?rA)?0.2765(?2?A?0.9)?0d?A??0.45 ?对A求导 AkCA0t?1C1?C0CA0CC0???A?CA0ln??CC0?CC0?A?CCA0?A0??????
(?rA)max?8.364?10?2mol/m3?s C?CACA0?ACA0?A3??A0???8.037?10s2?rA?rAkCA0(1??A)(?A?CC0/CA0)（2）
（3）对于PFR
??CA0??A0?Ad?Ad?A?CA0?0kC2(1??)(??C?rAA0AAC0/CA0)
?A??111????d?A?6.258?103s???kCA0(1?CC0/CA0)0?1??A?A?CC0/CA0?
60.在一定的反应温度下A发生下述平行反应：
3K1A???R ?1?2.0CA(kmol/m?h)
其中R是主产物，S是副产物。反应原料为纯的反应物A，其初始浓度为10kmol/m。在反应器出口A的转化率为80%。反应在连续搅拌釜中进行时，A转化为R的选择性、R的收率以及反应物的停留时间。 解：1）使用连续搅拌釜
∵
23K22A???S ?2?0.2CA(kmol/m?h)
3
?rA?r1?2r2
∴
CA0?CA??(?rA)??(r1?2r2)
CR?CR0??r1
CR2CA1??2CA0?CA2CA?0.4CA1?0.2CA
C?CACA0?ACR?A0?1?0.2CA1?0.2(CA0?CA0?A)
∴
当?A?0.8时，有CR?5.71kmol/m3
C?(C2A0?CA)0.2CA3S 2C2?1.15kmol/mA?0.4CA
SCR5.71R? C?15?4.965S1. ?CR?CR?5.71R??0. C?C714A0ACA0?A10?0.8
V恒定，停留时间与空时相等
??CR?CR05
r?.712?2?1.43h1K
61. 已知 1?(kA的反应速率式分别为：P(主)?rA1?k2CA)CA；rP?k1CA；rs下k1=1.0，k2/k1K2?1.5；CS(A0副?)5mol/l，CP0?CS0?0，要求反应流体的进料速率为v0?试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时所能获得的产物P的浓度CP以及所需的反应容积(?rPk1P)m?解： ?r?CAC2Ak1A?k2CA
(?CPP)m?CA0?CA C(C0?CA)k11?(5?0.5)P?A(k?k)?1?1.5?0.5?2.57(mol/l)12CA
v(k20(CA0?CA)?V(?rA)?V1CA?k2CA)
V?v0(CA0?CA)k2?5?4.55?0.52?25.7(m3)1CA?k2CA0.5?1.
62.环氧乙烷在450℃的气相分解反应如下：C2H4O（g）→ CH4（g） + CO（g）已知在此反应温度下反应的速率常数为0.0212min-1
，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时原料为纯的
环氧乙烷，初始压力为2.026×105
Pa，试求在反应时间为50min时反应器的总压力。
解：由k=0.0212min-1
可知该反应为一级反应
PAP?exp??kt?A0
t时反应物分压为PA
C2H4O（g）→ CH4（g） + CO（g） PA0 0 0 PA PA0-PA PA0-PA 总压
Pt?PA?2(PA0?PA)
2PA0?Pt?exp(?kt)Pt?2?exp(?kt)∴PA0即PA0
当t=50min时
Pt?PA0[2?exp(?kt)]?3.35?105Pa
63.醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：
CH??k1?CHOk3COOH2?CO?H22 CH3COOH???CH4?CO2
k22CA，且在反应的操作温度
m3
/h，出口转化率xAV。
?5 ?0.9。
已知在916℃时k1?4.65s,k2?3.74s，试计算： 1） 1） 99%的醋酸反应掉的时间；
2） 2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。 解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y，初始为
?1?1CA0，则
dx?k1(CA0?x?y)dt dy?k2(CA0?x?y)dt d(x?y)?(k1?k2)(CA0?x?y)dt相加得 d(x?y)?(k1?k2)dtC?(x?y)将其积分A0
ln
1） 1） 当转化率为99%时
CA0?(k1?k2)tCA0?(x?y)
x?y?0.99CA0 11t?ln?0.549s4.65?3.741?0.99 xk14.65??yk3.74 22）
x?0.549CA0 y?0.441CA0 0.549CA0S??55.4%0.441CA0
64.在1000K于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：
反应速率常数0.082 l/mol·min，初始时含纯的RCH2OH，其初始压力为2.026×10Pa，求 1） 1） 将20%的RCH2OH分解所需时间； 2） 2） RCH2OH的浓度降低20%所需的时间。
2解：
A B C t=0 nA0 0 0 t=t nA0-x x x
RCH2OH(g)?RCHO(g)?H2(g)
5
RCHOH(g)?RCHO(g)?H2(g)
A0 总
由k可知该反应为二级反应
2nAdx2?kCA?k2V VdtnRTV?总P 理想气体
n?n?xk(nA0?x)2dx?dt(nA0?x)RT/P (nA0?x)dxkPdt?2RT (nA0?x)∴
将其积分
?x0tkPdt?nA0?x?dx???22?0RT(nA0?x)??(nA0?x)