反应工程计算题模板.docx

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。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, 求表示此反应的动力学方程式。解2 反应, 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求此反应的级数。解Y=A+B*XParameterValueErrorA1.602170.01399B-1.99460.008343 A和B在水溶液中进行反应, 在25下测得下列数据, 试确定该反应反应级数和反应速度常数。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可知反应应按下列方式A+B产物进行设为二级反应积分得: 以对t作图若为直线, 则假设正确。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 在间歇搅拌槽式反应器中, 用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯, 反应式为: 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750kgm-3, 反应器装填系数为0.75。解5 液相一级不可逆分解反应AB+C于常温下在一个2m3全混流反应器( CSTR, MFR, 连续搅拌槽式反应器) 中等温进行。进口反应物浓度为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应器进料。半小时后故障排除, 生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少? 解6 反应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, 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=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3.一级反应AP, 在一体积为VP的平推流反应器中进行, 已知进料温度为150, 活化能为84kJmol-1, 如改用全混流反应器, 其所需体积设为Vm, 则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时, 如果使Vm=Vp, 反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2, 1/2, 1时, 全混流反应器的体积将怎样改变? 解: 1. 可逆一级液相反应, 已知; 当此反应在间歇反应器中进行, 经过8min后, A的转化率为33.3%, 而平衡转化率是66.7%, 求此反应的动力学方程式。解2. 自催化反应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3. 一级不可逆连串反应, 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的全混流反应器串联时, 反应器出口产物B的浓度。解4. 某气相基元反应: 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应。在平推流反应器中101.3kPa下627.2K时等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1, 处理气量为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, 求反应器的体积。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应机理和控制步骤。解: ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) 2、 在510进行异丙苯的催化分解反应: 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如反应属于单活性点的机理, 试推导出反应机理式及判断其控制步骤。解: ( 1) 设为表面反应控制机理( 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)可能较好。( 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应为: 若反应按下列步骤进行: （1） 分别写出a, c为控制步骤的均匀吸附动力学方程; （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: 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为控制步骤: 当吸附很弱时, 则对丁二烯是一级反应。4、 用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反应机理为:(1) CO+=CO(2) H2+=H2(3) CO+2H2=CH3OH+2(4) CH3OH=CH3OH+推导当控制步骤分别为(1), (3), (4)时的反应动力学方程。解: 控制步骤为(1)时, 控制步骤为(3)时, 控制步骤为(4)时, 5、 一氧化碳变换反应CO+H2O=CO2+H2在催化剂上进行, 若CO吸附为控制步骤, 用均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。用焦姆金非均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。解6、 催化反应A+B, A, B为均匀吸附, 反应机理为: （1） A+=A（2） A=B（3） B=B+其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率, 而B脱附很快达平衡。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应。已知该反应为一级不可逆反应。在500时, 反应的速率常数为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应在球形催化剂上进行, 已知De=10-3cm2s-1, 反应速率常数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, 而效率因子经过颗粒内扩散及浓度、 温度分布的规律是能够计算的, 从而得到总体颗粒的宏观速率。