反应工程计算题.docx

1 有一反映在间歇反映器中进行，通过8min后，反映物转化掉80，通过18min后，转化掉90，求表达此反映的动力学方程式。解2 反映，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据总压/MPa0.02720.03260.03810.04350.0543半衰期/s26518613510467求此反映的级数。解Y=A+B*XParameterValueErrorA1.602170.01399B-1.99460.008343 A和B在水溶液中进行反映，在25下测得下列数据，试拟定该反映反映级数和反映速度常数。时间/s116.8319.8490.2913.81188cA/kmolm-399.090.683.070.665.342.4cB/kmolm-356.648.240.628.222.90解由cA-cB=42.4可知反映应按下列方式A+B产物进行设为二级反映积分得：以对t作图若为直线，则假设对的。由cA0-cB0=42.4整理得数据如下：t116.8319.8490.2913.811880.01320.01490.01690.02160.0247线性回归：Y=A+B*XParameterValueErrorA0.011661.84643E-4B1.08978E-52.55927E-74 在间歇搅拌槽式反映器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反映式为：反映物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反映在100下进行。A转化率达50需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，天天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反映器体积。混合物密度为750kgm-3，反映器装填系数为0.75。解5 液相一级不可逆分解反映AB+C于常温下在一个2m3全混流反映器（CSTR，MFR，连续搅拌槽式反映器）中档温进行。进口反映物浓度为1kmolm-3，体积流量为1m3hr-1，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反映器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反映器内物料的转化率为多少？解6 反映A+BR+S，已知VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.510-3m3min-1，cA0=cB0=5molm3，动力学方程式为rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反映在平推流反映器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反映器得到相同的出口转化率，反映器体积应多大?(3)若全混流反映器体积VR=0.001m3，可达成的转化率为多少?已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmolm-3，cA饱和=0.02kmolm-3，水溶液流量为10m3hr-1。解平推流(1) 全混流(2)第二章3.一级反映AP，在一体积为VP的平推流反映器中进行，已知进料温度为150，活化能为84kJmol-1，如改用全混流反映器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，假如使Vm=Vp，反映温度应如何变化?如反映级数分别为n=2，1/2，1时，全混流反映器的体积将如何改变？解：1. 可逆一级液相反映，已知；当此反映在间歇反映器中进行，通过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反映的动力学方程式。解2. 自催化反映A+P2P的速率方程为：rA=kcAcP，k=lm3kmol-1min-1，原料组成为含A13%，含P1%（摩尔百分数），且cA0+cP0=lkmolm-3，出口流中cP=0.9kmolm-3，计算采用下列各种反映器时的空间时间(=VR/V0)。(1)平推流反映器；(2)全混流反映器；(3)平推流与全混流反映器的最佳组合；(4)全混流反映器与一分离器的最佳组合。解3. 一级不可逆连串反映，k1=0.25hr-1，k2=0.05hr-1，进料流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmolm-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反映器串联时，反映器出口产物B的浓度。解4. 某气相基元反映：A+2BP已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求的关系式。解5. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反映。在平推流反映器中101.3kPa下627.2K时等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1，解决气量为120m3hr-1（标准状态），使NO2分解70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，求反映器的体积。解(1) 恒容过程(2) 变容过程1 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：其动力学方程式可有如下几种形式：(1)(2)(3)(4)试说明各式所代表的反映机理和控制环节。解：（1）（2）（3）（4）2、 在510进行异丙苯的催化分解反映：测得总压p与初速度r0的关系如下：4.36.57.17.58.1p/kPa99.3265.5432.7701.21437如反映属于单活性点的机理，试推导出反映机理式及判断其控制环节。解：（1）设为表面反映控制机理（a）（b）（c）还可设想别的机理：上述两种机理有相同的初始速度关系式。即由实验数据作图得一直线，与所设机理相符。(b)也许较好。（2）设为A吸附控制可得：A吸附控制当时，应为直线关系，与实验数据不符。（1） 设为R脱附控制，可得与实验数据不符3、 丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反映为：若反映按下列环节进行：（1） 分别写出a，c为控制环节的均匀吸附动力学方程；（2） 写出b为控制环节的均匀吸附动力学方程，若反映物和产物的吸附都很弱，问此时对丁烯是几级反映。解：法一：（a控制）（1）对b令则(2)对c令则(3)由(3)代入(2)得：由得法二：（a控制）法一：（c控制）法二：（c控制）由a，令，则由b由得（3） b为控制环节：当吸附很弱时，则对丁二烯是一级反映。4、 用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反映机理为:(1) CO+=CO(2) H2+=H2(3) CO+2H2=CH3OH+2(4) CH3OH=CH3OH+推导当控制环节分别为(1)，(3)，(4)时的反映动力学方程。解：控制环节为(1)时，控制环节为(3)时，控制环节为(4)时，5、 一氧化碳变换反映CO+H2O=CO2+H2在催化剂上进行，若CO吸附为控制环节，用均匀表面吸附模型推导反映动力学方程。用焦姆金非均匀表面吸附模型推导反映动力学方程。解6、 催化反映A+B，A，B为均匀吸附，反映机理为：（1） A+=A（2） A=B（3） B=B+其中A分子吸附(1)和表面反映(2)两步都影响反映速率，而B脱附不久达平衡。试推导动力学方程。2 解第五章习题1. 异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为P=1.06kgm-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2. 在30和101.33kPa下，二氧化碳向镍铝催化剂中的氢进行扩散，已知该催化剂的孔容为VP=0.36cm3g-1，比表面积SP=150m2g-1，曲折因子=3.9，颗粒密度S=1.4gcm-3，氢的摩尔扩散体积VB=7.4cm3mol-1，二氧化碳的摩尔扩散体积VA=26.9cm3mol-1，试求二氧化碳的有效扩散系数。解3. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反映。已知该反映为一级不可逆反映。在500时，反映的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.110-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。解4. 某一级不可逆催化反映在球形催化剂上进行，已知De=10-3cm2s-1，反映速率常数k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。解5. 什么是宏观反映速率的定义式？什么是宏观反映速率的计算式？两者有何异同？答定义式计算式RA=(rAS)两者都反映了宏观反映速率与本征反映速率之间的关系。颗粒内实际反映速率受颗粒内浓度、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映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。