反應(yīng)工程習(xí)題

1、YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程主講：周邦智主講：周邦智化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院zxzlx_zxzlx_反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1 1習(xí)題課習(xí)題課: :1 1、某化學(xué)反應(yīng)，某反應(yīng)物反應(yīng)掉、某化學(xué)反應(yīng)，某反應(yīng)物反應(yīng)掉7/87/8所需的時間是它反應(yīng)掉所需的時間是它反應(yīng)掉3/43/4所所需的時間的需的時間的1.51.5倍，則該反應(yīng)為倍，則該反應(yīng)為 反應(yīng)。反應(yīng)。A A、0 0級級 B B、一級、一級 C C、 二級二級 D D、1.51.5級級 2、某化學(xué)反應(yīng)：

2、（、某化學(xué)反應(yīng)：（1 1）當實驗測得某反應(yīng)物）當實驗測得某反應(yīng)物A A的濃度的濃度C CA A與時間與時間成成線性關(guān)系，則該反應(yīng)為線性關(guān)系，則該反應(yīng)為 反應(yīng)。（反應(yīng)。（2 2）當測量反應(yīng)時間）當測量反應(yīng)時間與反應(yīng)物初始濃度無關(guān)，則該反應(yīng)為與反應(yīng)物初始濃度無關(guān)，則該反應(yīng)為 反應(yīng)。反應(yīng)。A A、0 0級級 B B、一級、一級 C C、二級、二級 D D、不能確定、不能確定YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1 1 4-;aA bBrRsSabrs.某均相反應(yīng)為基元反應(yīng)。一般情況下，其反應(yīng)級數(shù)等于_。當反應(yīng)物B大大過量時，則反應(yīng)級數(shù)就為

3、_。(1)b; (2)a+b; （3）（）某化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計量式為 其反應(yīng)速率式為：（）。假如化學(xué)計量方程寫成+=+。則其反應(yīng)速率式為_。（）（） .；（）（）；（）（）；（）（）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題6 6、間歇釜式反應(yīng)器中的反應(yīng)過程，是一個反應(yīng)均勻的間歇、間歇釜式反應(yīng)器中的反應(yīng)過程，是一個反應(yīng)均勻的間歇不穩(wěn)定過程，因此在該反應(yīng)器中各處的溫度不穩(wěn)定過程，因此在該反應(yīng)器中各處的溫度t tC C、濃度、濃度C CA A、轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率x xA A、反應(yīng)速率、反應(yīng)速率r rA A是（是（ ）。但隨反應(yīng)時間）。但隨反應(yīng)時間的

4、增的增加，濃度加，濃度C CA A是是( ( ) )，轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率x xA A（ ），反應(yīng)速率），反應(yīng)速率r rA A是是（ ）。）。ACBCACBC A A、變化不定的、變化不定的 B B、增加的、增加的 C C、降低的、降低的 D D、不變的、不變的7 7、在間歇釜式反應(yīng)器中，進行某一均相等溫液相聚合反應(yīng)。、在間歇釜式反應(yīng)器中，進行某一均相等溫液相聚合反應(yīng)。測得單體的初始濃度分別為測得單體的初始濃度分別為0.040.04、0.8mol/L0.8mol/L時，在時，在3434分鐘分鐘內(nèi)單體均消失內(nèi)單體均消失20%20%。測該聚合反應(yīng)（。測該聚合反應(yīng)（ ）反應(yīng)。）反應(yīng)。 A A、0 0級級

5、B B、一級、一級 C C、 二級二級 D D、0.50.5級級YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題8 8、在間歇釜式反應(yīng)器中，等溫恒容條件下進行反應(yīng)，物料的初始、在間歇釜式反應(yīng)器中，等溫恒容條件下進行反應(yīng)，物料的初始濃度濃度C CA0A0相同，則每批反應(yīng)物料達到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時間，相同，則每批反應(yīng)物料達到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時間，只取決于（只取決于（ ）而與（）而與（ ）無關(guān)，反應(yīng)器的大小只?。o關(guān)，反應(yīng)器的大小只取決于反應(yīng)物料的（決于反應(yīng)物料的（ ）。）。BAEBAEA A、反應(yīng)器的大小、反應(yīng)器的大小 B B、反應(yīng)速率、

6、反應(yīng)速率 C C、反應(yīng)物料的濃度、反應(yīng)物料的濃度 D D、反應(yīng)、反應(yīng)物料的流速物料的流速 E E、反應(yīng)物料的流量、反應(yīng)物料的流量9 9、在間歇釜式反應(yīng)器或理想排擠反應(yīng)器中，等溫定容條件下進行、在間歇釜式反應(yīng)器或理想排擠反應(yīng)器中，等溫定容條件下進行不可逆一級反應(yīng)，達到一定轉(zhuǎn)化率，所需的反應(yīng)時間，只是不可逆一級反應(yīng)，達到一定轉(zhuǎn)化率，所需的反應(yīng)時間，只是（ ）的函數(shù)。而與反應(yīng)物料的（）的函數(shù)。而與反應(yīng)物料的（ ）無關(guān)。）無關(guān)。A A、反應(yīng)速度、反應(yīng)速度 B B、初始濃度、初始濃度 C C、轉(zhuǎn)化率、轉(zhuǎn)化率 D D、反應(yīng)器的體積、反應(yīng)器的體積YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院

7、化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1010、相同的反應(yīng)物料，在等溫定容條件下，分別在間歇釜式反應(yīng)器、相同的反應(yīng)物料，在等溫定容條件下，分別在間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器中，進行反應(yīng)，達到相等的轉(zhuǎn)化率時，其所需與理想排擠反應(yīng)器中，進行反應(yīng)，達到相等的轉(zhuǎn)化率時，其所需的反應(yīng)時間的反應(yīng)時間（ ）而間歇釜式反應(yīng)器所需的體積）而間歇釜式反應(yīng)器所需的體積V V1 1卻要卻要（ ）理想排擠反應(yīng)器所需的體積）理想排擠反應(yīng)器所需的體積V V2 2。A A、不等的、不等的 B B、相等的、相等的 C C、大于、大于 D D、小于、小于1111、間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器之間，對應(yīng)的、間歇釜式反應(yīng)器與理想

8、排擠反應(yīng)器之間，對應(yīng)的x xA A、C CA A、-r-rA A的變化情況相同，對應(yīng)的方程式也相同（即的變化情況相同，對應(yīng)的方程式也相同（即x x關(guān)系是一致的）關(guān)系是一致的）因此完全可以說這兩種反應(yīng)器物料衡算方程式是一樣的，本質(zhì)是因此完全可以說這兩種反應(yīng)器物料衡算方程式是一樣的，本質(zhì)是相同的。相同的。1212、間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器有效容積時，均可直接用微、間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器有效容積時，均可直接用微觀動力學(xué)方程式來計評，因此間歇過程的觀動力學(xué)方程式來計評，因此間歇過程的x x數(shù)據(jù)可以直接用于數(shù)據(jù)可以直接用于自身與理想排擠反應(yīng)器的放大設(shè)計。自身與理想排擠反應(yīng)器的放大設(shè)計。YA

9、NGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1313、若物料處理量，初始濃度，溫度以及最終轉(zhuǎn)化率都相同時，多、若物料處理量，初始濃度，溫度以及最終轉(zhuǎn)化率都相同時，多級串聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的總反應(yīng)體積或多級并聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的級串聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的總反應(yīng)體積或多級并聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的總反應(yīng)體積，均和單級理想排擠反應(yīng)器的反應(yīng)體積一樣?？偡磻?yīng)體積，均和單級理想排擠反應(yīng)器的反應(yīng)體積一樣。1414、在等溫理想混合反應(yīng)器中，進行一級反應(yīng)，當反應(yīng)體積，流量、在等溫理想混合反應(yīng)器中，進行一級反應(yīng)，當反應(yīng)體積，流量等條件不變時，僅僅使進口濃度增加一倍，則出口轉(zhuǎn)化

10、率將（等條件不變時，僅僅使進口濃度增加一倍，則出口轉(zhuǎn)化率將（ ） A A、增大一倍、增大一倍 B B、增大二倍、增大二倍 C C、增大、增大0.50.5倍倍 D D、不變、不變1515、在下列各基本反應(yīng)器中，進行同一簡單反應(yīng)，反應(yīng)條件均相、在下列各基本反應(yīng)器中，進行同一簡單反應(yīng)，反應(yīng)條件均相同，出口最終轉(zhuǎn)化率同，出口最終轉(zhuǎn)化率x x也相同。若所需間歇釜式反應(yīng)器的有效體積也相同。若所需間歇釜式反應(yīng)器的有效體積為為V1V1，所需理想排擠反應(yīng)器的有效容積為，所需理想排擠反應(yīng)器的有效容積為V2V2，所需理想混合反應(yīng)器，所需理想混合反應(yīng)器的有效體積為的有效體積為V3V3，所需多級理想混合反應(yīng)器的有效反應(yīng)

11、體積為，所需多級理想混合反應(yīng)器的有效反應(yīng)體積為V4V4，則它們的體積的相對大小關(guān)系是（則它們的體積的相對大小關(guān)系是（ ）。）。A A、V1= V2 V4 V3 BV1= V2 V4 V3 B、V4 V2 V1 V3 V4 V2 V1 V3 C C、V2 V1 V2 V1 V4 V3 DV4 V3 D、V1 V2 V3 V4V1 V2 V3 x3 x4 Bx1 = x2 x3 x4 B、x4 x2 x1 x3 x4 x2 x1 x3 C C、x2 = x1 x4 x3 Dx2 = x1 x4 x3 D、x1 x2 x3 x4x1 x2 x3 x41717、一個有效容積為、一個有效容積為1m1m3

12、 3的理想混合反應(yīng)器和一個容積為的理想混合反應(yīng)器和一個容積為0.5 m0.5 m3 3的理的理想排擠反應(yīng)器，串聯(lián)在一起，如圖想排擠反應(yīng)器，串聯(lián)在一起，如圖2 2所示，組成成套設(shè)備?，F(xiàn)將某所示，組成成套設(shè)備。現(xiàn)將某物料通入整套設(shè)備中，此物料的體積流量為物料通入整套設(shè)備中，此物料的體積流量為V V0 0 = 1m = 1m3 3/h/h，則此物料，則此物料在理想混合反應(yīng)器中的平均停留時間是（在理想混合反應(yīng)器中的平均停留時間是（ ）小時，在理想）小時，在理想排擠反應(yīng)器中的平均停留時間是（排擠反應(yīng)器中的平均停留時間是（ ）小時，在整套設(shè)備中）小時，在整套設(shè)備中的平均停留時間（的平均停留時間（ ）小時。

13、）小時。BCABCAA A、1.5 B1.5 B、1 C1 C、0.5 D0.5 D、0 E0 E、15 F15 F、3 G3 G、不能確定、不能確定YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題物料在這套設(shè)備中的停留時間至少需多少小物料在這套設(shè)備中的停留時間至少需多少小時？時？1m30.5m3 =V=VR R/v/v0 0=1.5/1=1.5h; =1.5/1=1.5h; =VR/v0=0.5/1=0.5hYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題333200cmcmmincmmi

14、n例題：在一有效容積為的管式反應(yīng)器中，進行某一級不可逆反應(yīng)，當體積流量為40/時，測得其出口轉(zhuǎn)化率為60%，問當體積流量為20/時，出口轉(zhuǎn)化率為多少？（過程為等溫恒容過程）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題21102020122211021101222112121ln;x60%k1xv11lnlnvvk1x1x40211v20lnlnk1x1xv11111ln2lnln()()1x1x1x1x1xx84%RRRAARAARAAAAAAAAVVVVV1解： 是一級反應(yīng) =；且1；1解得：YANGTZE NORMAL UNIVERS

15、ITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題xkktvARPRCRPRCRPRCPCRPP0例題：有一個一級反應(yīng)AR，反應(yīng)溫度為423K，當轉(zhuǎn)化率為時，在PFR反應(yīng)器中反應(yīng)，需要有效容積V ,若改用CSTR反應(yīng)器，需有效容積V ，試推導(dǎo)V 與V 的關(guān)系。 若轉(zhuǎn)化率為50%，欲使V =V ，則兩種反應(yīng)器中反應(yīng)速率常數(shù)之比：=? 若反應(yīng)活化能為15千卡/摩爾，則理想混合式反應(yīng)器內(nèi)的溫度比理想排擠式（T=423K）內(nèi)的反應(yīng)溫度高多少度？V解：=x11ln. 1. 2k1xvk 1xRCACAAV0（）；（ ）（）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院

16、反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題CCCPPPPC111ln1xlnvk1x1x1 / 2xxk 1xv11xln1xxx50%1111lnk lnlnkkvk1x1x11 0.51lnxx0.5kk1 0.5k1 0.5k 1x1xvAAARCARCAAAARCAARCAARCAAAAVVVVV RP0RP0RPRPRP00V（）V（） （ ）得：（）（）V當時，且VV則有：（）（）（）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題PC/PP/CCk1lnln20.693k1 0.515/molkke11eln()kek11ln0.69342342

17、3ln0.693423431.9 ;8.9PCE RTE RTCPPCPCCCCPEJAEAR TTRTKTTETRTETKTTKCP3（E/RT -E/RT）若千卡/摩爾=15 4.187 10兩邊取自然對數(shù)又因為；將上面的數(shù)據(jù)代入可以求得：答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程例題：順丁烯二酸酐的稀水溶液，在例題：順丁烯二酸酐的稀水溶液，在298K298K下進行連續(xù)水下進行連續(xù)水解，由于酸酐濃度僅為解，由于酸酐濃度僅為0.15kmol/m0.15kmol/m3 3, ,可作一級反應(yīng)處理，可作一級反應(yīng)處理，k

18、=0.0024Sk=0.0024S-1-1，物料初始體積流量為，物料初始體積流量為1 11010-5-5m m3 3/S,/S,現(xiàn)有兩個現(xiàn)有兩個3 31010-3-3m m3 3，一個，一個6 61010-3-3m m3 3的全混流反應(yīng)器和兩個的全混流反應(yīng)器和兩個3 31010-3-3m m3 3和一個和一個6 61010-3-3m m3 3的活塞流反應(yīng)器可供采用，試求：的活塞流反應(yīng)器可供采用，試求：（1 1）若用一個）若用一個6 61010-3-3m m3 3的的CSTRCSTR或兩個或兩個3 31010-3-3m m3 3的的CSTRCSTR串聯(lián)串聯(lián)操作，哪一個轉(zhuǎn)化率較大？操作，哪一個轉(zhuǎn)化

19、率較大？（2 2）若用一個）若用一個6 61010-3-3m m3 3的的PFRPFR操作，轉(zhuǎn)化率為多少？操作，轉(zhuǎn)化率為多少？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程（3 3）若用兩個）若用兩個3 31010-3-3m m3 3的的CSTRCSTR并聯(lián)操作，每一個反應(yīng)器并聯(lián)操作，每一個反應(yīng)器取取1/21/2的流量，轉(zhuǎn)化率為多少？的流量，轉(zhuǎn)化率為多少？（4 4）若將一個）若將一個3 31010-3-3m m3 3的的PFRPFR放在一個放在一個3 31010-3-3m m3 3的的CSTRCSTR之前或之后，哪一個轉(zhuǎn)化率較

20、高？之前或之后，哪一個轉(zhuǎn)化率較高？（5 5）若用兩個）若用兩個3 31010-3-3m m3 3的的PFRPFR串聯(lián)或并聯(lián)操作，哪一個轉(zhuǎn)串聯(lián)或并聯(lián)操作，哪一個轉(zhuǎn)化率較高？化率較高？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程530.00S1 10/vmS -1解：已知：k=024； 0 0C CA0A0 f fC CAfAf3RC50V6 101CSTR:11 10.00159.2%AAAAAxxvkxxx（）一個024000=0(1)AAAARAAACxCxVCSTRrkCx由反應(yīng)器基本方程式：等溫、恒容的反應(yīng)條件：等溫、

21、恒容的反應(yīng)條件：YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程xA1xA2xA1FA0FA1CA1v1CA0v1FA1CA1v1FA2VR1VR20物料衡算方程：單位時間單位時間單位時間 反應(yīng)組分反應(yīng)組分反應(yīng)組分進入量引出量的反應(yīng)量YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程011101011111011122210100120200200100222021220(1)(1)0=(1)(1)0()AAARAAAARAAAAAAAARAAAAAAAAAAAAA

22、AAAAAARAAAARRFFr VCxCxVxrkCxxFFr VFFxFF xFFxFF xFF xFF xr VFxxr VV第一釜：物料衡算得：第二釜：物料衡算得：021221222()(1)AAAAAAACxxxxrkxYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程31115113 100.41861 101.001AAAAAxxxkxx串聯(lián)：0243212125223 1066.2%1 101.001AAAAAAAxxxxxkxx024YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三

23、章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程3RPRP5001.44VkV111.006 102PFR:lnln1.44111 1014.220776.31%1AAAAvkxxvexx 024（ ）3RT50V3 10(3)CSTR111.0011 102259.02%AAAAAxxkxxvx 兩個并聯(lián)：024YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程xA1xA2FA0CA0v1FA1CA1v1FA2VR1VR20物料衡算方程：單位時間單位時間單位時間 反應(yīng)組分反應(yīng)組分反應(yīng)組分進入量引出量的反應(yīng)量YANGTZE NORMAL UNI

24、VERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程1111000001101111=(1)111ln1:0AAAxxxRAAAAAAAAAAPFRCSTRAVdxdxdxCCrk CxkxkxCSTRAA1A2A2R2A0A1A0A2A2R2第一反應(yīng)器PFR: 任取一微元體對著眼組分 物料衡算得：(基本方程式)第二反應(yīng)器 取反應(yīng)釜為衡算范圍對著眼組分 物料衡算得：F -F -r V =0F (1-x )-F (1-x )-r VF()R2R2A2A1A0A2A1A2R2A01A0A2R2A0A2A1A2A11A22A2VVx -x(x -x )=r VFCrVCx

25、-xx -xrk (1-x )YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程3RP501114PFRCSTRV113 1011lnln11 100.0024151.3%AAAvkxxx（ ）3212523 1071.7%1 101AAAAxxxkxCSTRPFR：310RP150111V03 1011 100.0024 10.4186AAAAAAxxxvkxxxYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程3RP150220.72222:V113 1011 0

26、.4186lnln11 100.002411 0.4186300 0.0024=0.722.05411 0.418610.28371.7%2.054AAAAAAPFRxvkxxexxx對于一級反應(yīng)，由于其轉(zhuǎn)化率與起始濃度無關(guān)，只要反應(yīng)時間相同，對于一級反應(yīng)，由于其轉(zhuǎn)化率與起始濃度無關(guān)，只要反應(yīng)時間相同，k相同，達到的轉(zhuǎn)化相同，達到的轉(zhuǎn)化率也相同。率也相同。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程xA1FA0CA0v1FA1CA1v1VR1VR2FA2CA2xA2v1PFR1A11AAA0AA0Ax1A001A10(d)r

27、d0(d)rddrd0ddF (1-x )=-F dxdxvrAAAARAAARARARAPFRCSTRAFFFVFFFVFVFVC 反應(yīng)器PFR: 任取一微元體對著眼組分 物料衡算得：(基本方程式)YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程11122112110000001110111xx2AA0002A220 xA221=(1)111ln1:dxdxvr(1)d(1-x )11ln(1)1AAAAAAAAAAxxxRAAAAAAAAAARAAAAxxAxAxVdxdxdxCCrk CxkxkxAVCCk Cxxkxk

28、串聯(lián)第二反應(yīng)器PFR第二反應(yīng)器中任取一微元體對著眼組分 物料衡算得：211221221ln(1)ln(1)11ln1AxAAAAxxkxkxYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 第三章第三章 均相反應(yīng)過程均相反應(yīng)過程(5)PFRPFR3RP15011V113 1011lnln0.51311 100.00241AAAxvkxx3RP125022V113 1011 0.513lnln76.3%11 100.00241AAAAxxvkxx3RP50V113 1011lnln76.3%1110.002411 1022AAAxkxxv 并聯(lián)：YANGTZE NORM

29、AL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題0()ACSTRRFRARAR最佳例題：單個的最佳設(shè)計舉例： 在CSTR中進行A反應(yīng)，在一定供料速度摩爾流量下，進行最佳設(shè)計：注意要考慮的問題：（1）V 取大，則x 就高，單位時間獲得的產(chǎn)品R就多，但是設(shè)備投資和操作費用大；（2）V 取小，則x 就低，單位時間獲得的產(chǎn)品R就少，但是設(shè)備投資和操作費用??； 所以應(yīng)取合適的反應(yīng)體積V（有效體積），此時有最佳的經(jīng)濟效果。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題00+;:();AmAARAAFMxrFFxARmRR3A

30、RA0解：假如取目標函數(shù)：產(chǎn)品R的成本為F，元/mol。則目標函數(shù)：設(shè)備投資和操作費用 原料成本F（產(chǎn)品的成本）=產(chǎn)品的產(chǎn)量MVMF=FF設(shè)備投資、折舊、管理、操作費用，元/（m .h）M :原料A的單價，元/mol。V由于在CSTR中：有基本方程式：F若進行的是一級反應(yīng)則有：YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題00000000000000=()()(1)1(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)()(1)AARRAAAARRAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFxFFrrkCxFFkCxkCxFFkCxkCxk

31、CxkCxxkCxkCxFrkCkCxRRRAARmmRRRAAmmRmVVVMMVMMF=VFFMMMMVM000(1)(1)(1)AAAAAAAAxxkCxxkCxAmAMMMYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題2222002202200000-11=+0;(1)(1)(1)(1)(1)1AAAAAAAAAAAAAAAAAAkCxxkCxxxkCxkCkCxxxxkCxkCAA最佳AmAmAA最佳最佳最佳最佳mA最佳最佳AA最佳最佳最佳最佳mmAm最佳AmFF對x 求導(dǎo)，并令，有x，得：xMMMMFxMMMMMMMMMMYAN

32、GTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題10min0.2,0.1/ ,0.5/,0.01=AmARkhCmol LmolMFARR最佳例題：一級反應(yīng)，原料價格M元元/（h.L）,若F100mol/L,求最合適的CSTR的V，最低生產(chǎn)成本。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題004300min0.2 0.1 0.5=0.50.2 0.1 0.511100=10 L=10m(1)0.2 0.1(1 0.5)1000.50.010.5=2/AAARAARAkCxkCFkCxFFFmo

33、lAm最佳AmR最佳A0A4mR最佳ARRMM0.01解：M0.01MV最小成本：(=F x )VMM10元FF100100答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題A0B0A+BP,.9C=C=.1AAABrkC C-33-1-1-33-10AA例題：在平推流反應(yīng)器中進行等溫液相反應(yīng)：反應(yīng)系二級反應(yīng)，速率方程式為。在反應(yīng)進行的溫度下反應(yīng)速率常數(shù)k=1 7 10 mkmolmin 。4kmol m 。當反應(yīng)物的體積流量v =0 71mh 時,試問：（1）要使反應(yīng)物 的轉(zhuǎn)化率x =80%時，平推流反應(yīng)器的有效容積為多少？（2）當其

34、他條件不變時，x =90%時，它的有效容積為A0B0C=C=8-3A多少？（3）當反應(yīng)物初始濃度kmol m。而轉(zhuǎn)化率x =80%時，它的有效容積為多少？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題AxAA0A0222AAA0AA0A3AA0AdxPFRCrx1xC1x0.171.10.00285min60 x0.00285 0.8(1)1.45C1x1.941 0.8AABrkC CkCkCkmk R0R03-13-100R-3V解：在等溫恒容的條件下：基本方程式： =vV代入得： =vv =0 71mhmvV7 10YANGTZE N

35、ORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題3AA0A3AA0Ax0.00285 0.9(2)3.26C1x1.941 0.9x0.00285 0.8(3)0.723C1x1.981 0.8mkmk 0R-30R-3vV7 10vV7 10答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題AAP=,50%PFR2A例題：在某全混流反應(yīng)器中進行均相液相反應(yīng)：，其動力學(xué)方程為rkC轉(zhuǎn)化率為。(1)如果反應(yīng)器體積為原來的6倍，其他保持不變，則轉(zhuǎn)化率為多少？（2）如果體積相同，換成，其他不變，則轉(zhuǎn)化率為多少

36、？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題202202222022CSTR:16110.5(1)=6=6=120.51 0.511 0.5125254 12 1225725712-25+120,0.752 1224242PFRAAAAAAAAAAAAAAAAAAxkCxxxkCxxxxxkCxxxxxkC R0R0R0R0V解：在等溫恒容條件下：=vVvVv；V（ ）： =v01AxYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題02220110.510.511 0.51 0.512

37、3AAAAAAAAAAAxxkCxxxxxkCxx R0R0VvVv答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題例題：環(huán)氧乙烷和水催化生成乙二醇，其反應(yīng)如下：例題：環(huán)氧乙烷和水催化生成乙二醇，其反應(yīng)如下： 該反應(yīng)以硫酸作催化劑，其反應(yīng)動力學(xué)方程為（該反應(yīng)以硫酸作催化劑，其反應(yīng)動力學(xué)方程為（-r-rA A）=kC=kCA A(A(A為關(guān)鍵為關(guān)鍵組分環(huán)氧乙烷組分環(huán)氧乙烷) )，k=0.311min-1,k=0.311min-1,環(huán)氧乙烷和硫酸分別以環(huán)氧乙烷和硫酸分別以0.04kmol/L0.04kmol/L和和0.90%0.90%（質(zhì)

38、量分數(shù)）的水溶液等體積加入全混流反應(yīng)器中。若轉(zhuǎn)（質(zhì)量分數(shù)）的水溶液等體積加入全混流反應(yīng)器中。若轉(zhuǎn)化率達化率達80%80%，每天生產(chǎn)乙二醇，每天生產(chǎn)乙二醇8500kg8500kg，試計算：，試計算：（1 1）全混流反應(yīng)器有效體積；（）全混流反應(yīng)器有效體積；（2 2）若用二個有效容積均為）若用二個有效容積均為40L40L的的全混反應(yīng)器串聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（全混反應(yīng)器串聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（3 3）若用二個有效容積）若用二個有效容積均為均為40L40L的全混反應(yīng)器并聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（的全混反應(yīng)器并聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（4 4）若將反應(yīng)）若將反應(yīng)改在活塞流反應(yīng)器中進行，其余條件不

39、變，則反應(yīng)器的有效容積為改在活塞流反應(yīng)器中進行，其余條件不變，則反應(yīng)器的有效容積為多少？多少？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題A0A0A00A00850011F7.14/24 620.80.04C=0.02/L()2F7.14357L/5.95 /minC0.025.95 0.876.5(1)0.311 1 0.8CSTRARAkmol hkmolvhLv xVLkx解：（）環(huán)氧乙烷 等體積體積流量：YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題12121211201111

40、102122(2)40,(1)(1)5.954067.6%(1)0.311(1)4089.5%(1)CSTRCSTRCSTRCSTRCSTRAAARRRAAAARAAAAARAAxxxVVVkxkxv xxVxkxxv xxVxkx串聯(lián)：有：或：（）又YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題00AA3,22=40=80.7%(1)CSTRRAvvxVxkx1（ ）并聯(lián)：兩個反應(yīng)器的體積流量各為0ARPA15.951(4)PFR=80%V =lnln30.810.3111 0.8vxLkx反應(yīng)器：答：略。YANGTZE NORMAL U

41、NIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題例題：有如下復(fù)雜反應(yīng)，在等溫條件下，如何控制反應(yīng)物例題：有如下復(fù)雜反應(yīng)，在等溫條件下，如何控制反應(yīng)物濃度，才能使目的產(chǎn)物收率最大，應(yīng)選擇什么類型反應(yīng)器濃度，才能使目的產(chǎn)物收率最大，應(yīng)選擇什么類型反應(yīng)器？采用什么操作方式？采用什么操作方式？(1)A+BR(1)A+BR(目的目的) r) rR R=k=k1 1C CA AC CB B AS r AS rS S=K=K2 2C CA A(2) A+BR(2) A+BR(目的目的) r) rR R=k=k1 1C CA AC CB B 2AS r 2AS rS S=K=K2 2C C

42、2 2A A(3) A+BR(3) A+BR(目的目的) r) rR R=k=k1 1C CA AC CB B AU r AU rU U=K=K2 2C CA A B V r B V rV V=K=K3 3C CB BYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題R11R1222(1)RRrr;PFRABBABAk C CkCkkk CkCCSS要使 的收率高，必須使 的選擇性大即：溫度一定時 、 的值一定，要使，rr只能，而與無關(guān)。應(yīng)選用，操作方法：ABPFRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)

43、工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題11A222A(2)R,PFRBAABBBAk C Ck CCCk Ck CRSRRSSr同樣使 收率大，必須使rrr即要使，必須使，又要使（兩個rr反應(yīng)級數(shù)相同），應(yīng)選用為宜， 物料一次性加入，而 物料分成若干股加入：ABPFR能否用能否用CSTR?YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1112232333R;11PFRABABAUVAABUVABBAAABUVABrrrrk C Ckkkrrk Ck CkkCCrkCCrrCC（ ）要使 收率高，必須使溫度一定，該反應(yīng)的 、和 為常數(shù)，只能改變、值使。 由式子

44、可看出必須控制反應(yīng)物濃度、，應(yīng)選用，且、 物料同時加入，以保證 、 高濃度。ABPFRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題12k1.50.5k0.52.5SA0B0AA+B();1.05 A+B;1.05C=C=20mol/L,C =1mol/L,PFRCSTRRABABdCRC CdtdCSCCdt 例題：在等溫條件下，有一復(fù)雜反應(yīng)： 目的產(chǎn)物 且反應(yīng)后問若采用反應(yīng)器，最后產(chǎn)品中雜質(zhì)百分含量為多少？若采用反應(yīng)器PFRAB，最后產(chǎn)品中雜質(zhì)百分含量為多少？若采用反應(yīng)器， 一次性加入， 分成二十股分批加入最后產(chǎn)品中雜質(zhì)百分含量為多少？

45、YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題AA1.50.51.50.50.52.512RRR=-=AC1.0511.051.051CARARRRPSABABABABdCdCrdtdCdrrdtC CC CCCC C 瞬解：對目的產(chǎn)物 在某一時刻的收率，叫瞬時收率，依收率的定義可得：目的產(chǎn)物 的收率：生成 的物質(zhì)的量=反應(yīng)了的 的物質(zhì)的量由于在反應(yīng)器中不斷變化的，因而瞬時收率 也將隨著變化。所以總收率 為生成的 對全部轉(zhuǎn)化掉 的總分率，它是反應(yīng)器內(nèi)各點瞬間時收率的總平均。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化

46、工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題AA0A0RA0AA0B0A0B0121AAACC0CCCRC-C1PFRABC=C=10mol/L11C=C1C1CRRRABCRARAARdCdCC CdCddCdCdCdCCdC 終終終終瞬瞬瞬瞬終瞬生成全部 的物質(zhì)的量=轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物與副產(chǎn)品的反應(yīng)量（）采用反應(yīng)器，最后產(chǎn)品中雜質(zhì)百分含量為多少？、 同時加入，又是等體積加入=AAA0C1R1A0A0AAAC10AAA0AC111C-CC-C10 1 11 C1 C1111 10lnlnln0.1991 C91 C9121 0.1981%AAdCdCC 終終終瞬終終終0終=雜質(zhì)量。YANGTZE NORMA

47、L UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1AABA0CSTRCSTR110.5;1 0.50.550%11 1CSTRPFR3PFRAB121VV +V =1+=(L)C2020C 瞬總（2）在反應(yīng)器中反應(yīng)：根據(jù)的特點，反應(yīng)物一加入到反應(yīng)器中，其濃度立即等于反應(yīng)器的出口濃度，瞬間收率就等于總收率，雜質(zhì)量為何在中進行該反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)比中的少？（ ）采用反應(yīng)器， 一次性加入， 分成二十股分批加入最后產(chǎn)品中雜質(zhì)百分含量為多少？=20=19/2120mol LYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題AAA0A

48、0AA00B121211CC0CCCRA0A0AAC11/2120120C11111/111C111C-CC-C19 1 1RBBABABAACRARAARACmol LCC Cmol LC CCCdCdCdCdCCdCdC 終終終終瞬瞬瞬2瞬瞬終瞬終瞬終終=分為股分批加入，可以認為濃度始終保持為。=（1）同樣= 1-1A19191911111-ln1 19ln 19 11 ln2 181181887.2%1 87.2%12.8%AAAAAAdCCCdCCCC 雜質(zhì)含量YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題yy26242A，0A例題

49、：乙烷脫氫裂解反應(yīng)方程式為： C HC H +H A R S 已知反應(yīng)物A的初始濃度=1.0000，出口物料中A的濃度為=0.0900，求A的轉(zhuǎn)化率。解：YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題An11y0.09000.8349n1xARRRRR26242總總 C HC H +H A R S 已知初始濃度： 1 0 0某一時刻： 1-R R S 且R=S,=1-R+R+S=1+RA物質(zhì)的物質(zhì)的量=解得：總的物質(zhì)的量某反應(yīng)物的消耗量又因為該反應(yīng)物的起始量100%83.5%1答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化

50、工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題32232223NH +5O =4NO+6H O+QNH +3O =2N +6H O+QNH 11.52 例 題 ： 氨 接 觸 氧 化 的 主 、 副 反 應(yīng) 為 4（ 主 反 應(yīng) ） 4（ 副 反 應(yīng) ）已 知 反 應(yīng) 器 進 、 出 口 物 料 組 成 如 下 表 ：組 成 入 口 處 x/% 出 口 處 x/%222 0.22O 23.04 8.7N 62.67 H O 2.76NO 0NONO x=氨收 率選 擇 性求 ： 氨 的 轉(zhuǎn) 化 率 和 一 氧 化 氮 的 收 率 及 選 擇 性 。氨 的 消 耗 量生 成 目 的 產(chǎn) 物 消 耗

51、 關(guān) 鍵 組 分 的 量解 ：；氨 的 起 始 量關(guān) 鍵 組 分 的 初 始 量生 成 目 的 產(chǎn) 物 消 耗 關(guān) 鍵 組 分 的 量已 轉(zhuǎn) 化 的 關(guān) 鍵 組 分 量YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題223222VVVV100,100 11.52%11.525O4NO+6H ONH.5O=2N +6H Omolmol氨氨氨總氨總總總總氨nnn；n設(shè)n則n （主反應(yīng)） 4 1 3 （副反應(yīng)） 3222NH O NH ONO311.522.062.67+2.76+1.5 +32 3 5 23 4- 4YANGTZE NORMAL

52、UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題232NON311.522.062.67+2.76+1.5+3299.990.250.5NH0.002211.5220.00222.00111.00111.300(1)99.990.250.5O0解：設(shè)：反應(yīng)達到平衡時含量為 （摩爾分數(shù)），的為 （摩爾分數(shù)）。5總計：234-4由題目可知的出口摩爾分數(shù)同理：的出口摩爾分數(shù)NO.087 3.020.087 1.54351.2717514.34087(2)99.990.250.5.0155711.25750.11520.0022100%98.1%0.11522575100%97.

53、7%0.1152氨的轉(zhuǎn)化率的收率5234-4聯(lián)立（1）（2）式解得：=0；=x0.11YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題N O0 .11 2 5 7 51 0 0 %9 9 .6 %0 .11 5 20 .0 0 2 2選 擇 性生 成 目 的 產(chǎn) 物 消 耗 關(guān) 鍵 組 分 的 量=已 轉(zhuǎn) 化 的 關(guān) 鍵 組 分 的 量答 ： 略 。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題例題：合成聚乙烯所用的單體氯乙烯，多是由乙炔和氯化例題：合成聚乙烯所用的單體氯乙烯，多是由乙炔和

54、氯化氫以氯化汞為催化劑合成得到，反應(yīng)式為：氫以氯化汞為催化劑合成得到，反應(yīng)式為： C2H2+HClCH2=CHCl 由于乙炔價格高于氯化氫，通常使用的原料混合氣中由于乙炔價格高于氯化氫，通常使用的原料混合氣中氯化氫是過量的，設(shè)其過量氯化氫是過量的，設(shè)其過量10%，若反應(yīng)器出口氣體中氯，若反應(yīng)器出口氣體中氯乙烯含量為乙烯含量為90%（摩爾分數(shù)），試分別計算乙炔的轉(zhuǎn)化率（摩爾分數(shù)），試分別計算乙炔的轉(zhuǎn)化率和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題22110%:1.11molx(mol) C H 解：氯化氫

55、與乙炔的化學(xué)計量系數(shù)比為，但由于氯化氫過量，因此原料中乙炔與氯化氫的物質(zhì)的量比為1，當進入反應(yīng)器乙炔為時，設(shè)反應(yīng)了則：組成反應(yīng)器進口反應(yīng)器出口2 1 1-x HCl 1.1 1.1-x CH =CHCl 0 x 2.1 2.1-x 90%總計題目給出反應(yīng)器出口氣中氯乙烯含量，YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題x0.92.1-x99.47%90.43%.1乙炔氯化氫解得：x=0.9947mol由于以1mol乙炔為基準0.9947乙炔的轉(zhuǎn)化率x=10.9947氯化氫反應(yīng)量與乙炔相同：x=1答：略。YANGTZE NORMAL UNI

56、VERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題例題：在銀催化劑上進行乙烯氧化反應(yīng)以生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，例題：在銀催化劑上進行乙烯氧化反應(yīng)以生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，進入催化反應(yīng)器的氣體組成（摩爾分數(shù)，下同）為進入催化反應(yīng)器的氣體組成（摩爾分數(shù)，下同）為C2H415%,O27%,CO210%,Ar12%其余為其余為N2。反應(yīng)器出口氣體。反應(yīng)器出口氣體中含中含C2H413.1%,O24.8%。試計算乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙。試計算乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙烷的收率和反應(yīng)的選擇性。烷的收率和反應(yīng)的選擇性。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題100

57、molxy解：以進料為計算基準設(shè)： 和 分別表示環(huán)氧乙烷和二氧化碳的生成量；根據(jù)題目給出的進料組成和該反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)計量式：24C HC C2 2H H4 4O O2CO2CO2 2+2H+2H2 2O O+1/2O+1/2O2 2+3O+3O2 2目的產(chǎn)物目的產(chǎn)物x x10+y10+y15-x-1/2yyYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題組成組成反應(yīng)器進口反應(yīng)器進口/%/%反應(yīng)器出口反應(yīng)器出口/%/%C2H4O2C2H4OCO2H2OArN2 15 15-x-1/2y 7 7-1/2x-3/2y 0 x 10 10+y 0 y

58、 12 12 56 56 總計總計100100-1/2xYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題13.1%4.8% 由于反應(yīng)器出口氣體中乙烯和氧氣的摩爾分數(shù)已知，可以列出下面的二個方程：y15-x-2 x100-2x3y7-22 x100-2解得：x=1.504mol;y=0.989molYANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題1.9991.999100%13.33%15100%10.03%100%75.24%.9molx乙烯環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷y0.989乙烯的轉(zhuǎn)化量為：x+1

59、.504+22乙烯的轉(zhuǎn)化率1.504環(huán)氧乙烷的收率151.504環(huán)氧乙烷選擇性=1 99答：略。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題例題：進入例題：進入SO2氧化器的氣體組成（摩爾分數(shù)）為氧化器的氣體組成（摩爾分數(shù)）為SO23.07%,SO34.8%,O28.44%,N283.89%,離開反應(yīng)器的氣體離開反應(yīng)器的氣體中中SO21.50% （摩爾分數(shù)）（摩爾分數(shù)）,試計算試計算SO2的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題22232223SOSO +O2

60、SO100SORSO1O2SOmolmolmol 高溫解：氧化反應(yīng)式：2以進口氣體為基準，同時設(shè)的轉(zhuǎn)化率為 （mol）由反應(yīng)式可知：2mol與反應(yīng)生成，因此反應(yīng)前后各個組分的量如下表所示：組分組分進口進口/%出口出口/%SO2SO3O2N2合計合計 3.07 3.07-R4.60 4.60+R 8.44 8.44-R/2 83.89 83.89100.0100-R/2YANGTZE NORMAL UNIVERSITY化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 反應(yīng)工程習(xí)題反應(yīng)工程習(xí)題222SO2SO3222SO.0R1.50%R1.582R1.582=100%51.5%SO3.07=0SO1SOSO3.074.