发布时间 : 星期六 文章化学反应工程习题答案 - 图文更新完毕开始阅读ee688ea9284ac850ad0242b2
B为液体，产物C为气体。B在管的下部，气相为B所饱和，反应在气相中进行。 已知操作压力为1.013×105Pa，B的饱和蒸汽压为2.532×104Pa，反应温度340℃，反应速率常数为102m3/mol.min，计算A的转化率达50%时，A的转化速率。如A的流量为0.1m3/min，反应体积是多少？
解：此反应为气相反应，从化学计量方程式看，是变容反应过程，但气相中pB为常数，故可看成恒容过程。假定为理想气体，其中：
pB?2.532?104Pa,k?100m3/mol.min?105m3/kmol.minpA0?(1.013?0.2532)?105Pa,pA?pA0(1?XA)pB?2.532?104/(8.314?103?613)?4.97?10?3kmol/m3RTpA0.7598?105(1?XA)CA???0.0149?(1?XA)3RT8.314?10?613 CB?RA?kCACB?105?4.97?10?3?0.0149?(1?0.5)?3.7kmol/m3.min33Q?0.1m/minQ?0.1?0.2532/0.7598?0.033m/min 当0A时，0B3Q?Q?Q?0.133m/min 0A0B所以，0当XA=50%时，A的转化速率为：
此时所需反应体积为：
Vr?Q0CA0??XA0Q0dXA?kCACBkCB?XA0dXA1?XA
4.13在一活塞流反应器中进行下列反应：
0.1331?43ln?1.85?10m?0.185l?354.97?10?101?0.5
k1k2A???P???Q
两反应均为一级，反应温度下，k1=0.30min-1，k2=0.10min-1。A的进料流量为3m3/h,
其中不含P和Q，试计算P的最高收率和总选择性及达到最大收率时所需的反应体积。
解：对一级连串反应可得如下关系是：
YP?1?(1?XA)k2/k1?(1?XA)??1?k2/k1? (A)
若求最高收率，即令：
?YP/?XA?0，可得到：
(XA)m?1?(k2/k1)(YP)max?11?k2/k1将(XA)m代入（A）式得最高收率：
0.1?1?()1?0.1/0.3?0.80760.3
1P的总选择性：
10.1/0.3?(1?0.8076)?(1?0.8076)??57.84%??1?0.1/0.3
S0?达到最大收率时的反应体积为：
(YP)max0.5784??71.62(XA)m0.8076
(XA)mVr?Q0CA0?0
4.14液相平行反应：
dXA31?ln?0.275m3k1CA0(1?XA)60?0.301?0.8076
0.3A?B?P,rP?CACBkmol/m3.min0.51.3a(A?B)?Q,rQ?CACBkmol/m3.min
式中a为化学计量系数。目的产物为P。
（1） （1） 写出瞬时选择性计算式。
（2） （2） 若a?1，试求下列情况下的总选择性。
（a） （a） 活塞流反应器CA0=CB0=10kmol/m3,CAf=CBf=1kmol/m3； （b） （b） 连续釜式反应器，浓度条件同（a）；
（c） （c） 活塞流反应器，反应物A和B的加入方式如下图所示。反应物
A从反应器的一端连续地加入，而B则从不同位置处分别连续加入，使得器内处处B的浓度均等于1kmol/m3,反应器进出口处A的浓度分别为19和1kmol/m3。
解：（1）设A为关键组分，目的产物P的瞬时选择性为：
0.3CACB1SP???0.30.51.3?0.5(?RA)CACB??CACB1??CACB
(2)若a?1，求下列情况下的总选择性。
?ArP?P（a）活塞流反应器,因为CA0=CB0,其化学计量系数相同，所以CA=CB，则有
SP?(b)连续釜式反应器
10.51?CA，因此
CA010dC11ASOP?(?S)dC??0.326PA0.5??C1CA0?CAfAf10?11?CA
11??0.50.51?CA2
SP?1?0.51?CA
SOP?SPj?(c)PFR,且B侧线分段进料，器内B的浓度均等于1kmol/m3,则