反應(yīng)工程期末自測題2023年秋季

10一、填空題

2023秋季期末考試自測題化學(xué)反響工程是化學(xué)工程學(xué)科的一個重要分支，主要包括兩個方面的內(nèi)容，與 。(反響動力學(xué),反響器分析與設(shè)計)化學(xué)反響器按操作方式分類，分為 、 、 〔間歇反響器，連續(xù)反響器，半間歇反響器〕化學(xué)反響器按傳熱條件分類，分為 、 、 〔等溫反響器，絕熱反響器，非等溫、非絕熱反響器〕溫度上升10K反響速率增加一倍的閱歷規(guī)章〔theruleofthumb)只適用于對給定的活化能在特定的溫度條件閱歷規(guī)章成立時活化能與溫度之間的關(guān)系為 〔寫成E=f(T)的形式)。無視濃度隨溫度的變化〔

Rln2 〕E . 10著眼關(guān)鍵反響組分A的轉(zhuǎn)化率的定義式為 〔 N N 〕X A0 A NA0當(dāng)計量方程中計量系數(shù)的代數(shù)和等于零時，這種反響稱為 ，否則稱為 〔等分子反響，非等分子反響〕氣態(tài)等分子轉(zhuǎn)化，或液相反響中，溶劑占主要體積，溶質(zhì)反響對溶液的密度影響不明顯，反響進(jìn)展時反響體系的體積可看成不變，則該系統(tǒng)稱為 〔恒容或恒密度系統(tǒng)。在構(gòu)成反響機理的諸個基元反響步驟中假設(shè)有一個基元反響步驟的速率較之其他基元反響步驟慢得多，該反響步驟被稱 〔決速步，其速率即代表整個反響的速率，其他基元反響步可視為處于 〔擬平衡常態(tài)〕活化能的大小直接反映了 對溫度的敏感程度〔反響速率〕生成主產(chǎn)物的反響稱為 ，其它的均為 〔主反響、副反響〕多重反響或復(fù)合反響包括平行反響、連串反響、并列反響三個根本類型。其中反響又稱獨立反響。假設(shè)平行反響_。(提高溫度)

主)

均為一級不行逆反響，假設(shè)

E E主＞ 副，提高選擇性

SP應(yīng) 1K1一級連串反響Ak

P K2 S在平推流反響器中，為提高目的產(chǎn)物 P的收率，應(yīng) 1〔提高〕k2在等溫間歇釜式反響器中進(jìn)展以下連串反響A→P→Q，r=kCr=kC,P1 1A 2 2P即第一個反響為主反響，其次個反響為副反響，AC，為使目的產(chǎn)物P的收率A0最大，則最優(yōu)反響時間t

= 。opt抱負(fù)反響器是指 、 。[抱負(fù)混合〔完全混合〕反響器、平推流〔活塞流〕反響]具有良好攪拌裝置的釜式反響器〔CSTR〕按 反響器處理，而管徑小，管子較長和流速較大的管式反響器按 反響器處理〔抱負(fù)混合反響器、平推流〕全混流反響器的空時τ是 與 之比〔反響器的有效容積、進(jìn)料流體的容積流速〕全混流要做到熱穩(wěn)定操作必需同時滿足兩個條件，即定常條件： 和穩(wěn)定條件：

Q，dQ

dQ g〕rr g dT dTr全混流反響器的返 〔最大；平推流反響器的返混 〔零〕對于恒容的平推流管式反響器的平均停留時間、反響時間、空時 〔全都〕假設(shè)將平推流反響器出口的產(chǎn)物局部的返回到入口處與原始物料混合這類反響器為 的平推流反響器〔循環(huán)操作〕22對于循環(huán)操作的平推流反響器，當(dāng)循環(huán)比β→0時為 反響器，而當(dāng)β→∞時則相當(dāng)于 〔平推流、全混流〕對于循環(huán)操作的平推流反響器當(dāng)循環(huán)比β→0時反響器內(nèi)返混為 而當(dāng)β→∞時則反響器內(nèi)返混為 〔零、最大〕對于反響級數(shù)n＜0的反響，為降低反響器容積，應(yīng)選 反響器為宜〔全混流；于反響級數(shù)n＞0的反響，為降低反響器容積，應(yīng)選用 反響器為宜〔平推流〕對于自催化反響，最適宜的反響器為 〔全混流反響器串聯(lián)平推流反響器〕大多數(shù)工業(yè)反響器是非抱負(fù)流淌反響器，它們和抱負(fù)反響器有肯定的偏差，偏差的緣由是多方面的，大致可分為兩類。第一類：不均勻的速度分布引起的： 、 、溝流〔死角、路〕管式反響器的 〔層流〕及反響器截面突變引起的收縮和膨脹。其次類：管式反響器反響中產(chǎn)物向主流體 的方向流淌〔相反〕或釜式反響器內(nèi)的 〔循環(huán)流。反響器物料的停留時間的分布曲線是通過物理示蹤法來測定的，依據(jù)示蹤劑的輸入方式不同分為 、 、 等〔脈沖法、階躍法、周期示蹤法〕非抱負(fù)流淌不肯定是 造成的〔返混，但返混造成 〔停留時間分布〕固體催化劑由三局部組成，活性組分、助劑和載,三者不能截然分開。通常對活性組分的要求：具有盡可能高的 (催化活性、選擇性和抗毒性)。對于氣—固相催化反響要測定本征動力學(xué)即真實的反響速率必需首先排解 和 〔內(nèi)集中、外集中。測定氣固相催化速率檢驗外集中影響時可以同時轉(zhuǎn)變 和 但保持W/F不變?！泊呋瘎┭b量、進(jìn)料流量〕A0測定氣固相催化速率檢驗內(nèi)集中影響時，可轉(zhuǎn)變催化劑的粒度〔直徑d 〕，在恒定的p 下測轉(zhuǎn)化率，看二者的變化關(guān)系。〔W/F A0流淌循〔無梯度式反響器是指消退 的存在，使試驗的準(zhǔn)確性提高?！矞囟忍荻?、濃度梯度〕對于多孔性的催化劑分子集中很簡單當(dāng)孔徑較大時集中阻力是由分子間碰撞所致，這種集中通常稱為 。(分子集中)對于多孔性的催化劑，分子集中很簡單，當(dāng)微孔孔徑在0.1um時，分子與孔壁的碰撞為集中阻力的主要因素，這種集中稱為 〔努森集中〕氣—固相催化反響的內(nèi)集中Thiele粒徑為2R。當(dāng)反響物A的本征動力學(xué)表達(dá)式為r=kC,A在催化劑內(nèi)有效集中系數(shù)為D。則A A eThiele模數(shù)φ= .(R k)s 3 De描述固定床反響器的數(shù)學(xué)模型，無視了粒子與流體之間溫度與濃度的差異的模型稱之為 〔擬均相模型〕對于固定床反響器，當(dāng)某一參數(shù)變化到肯定程度時就可能使床層溫度快速上升，這種現(xiàn)象俗稱 ，它是固定床反響器設(shè)計和操作中所應(yīng)留意的問題〔飛溫〕對于流化床反響器，當(dāng)流速到達(dá)某一限值，床層剛剛能被托動時，床內(nèi)粒子就開頭流化起來了，這時的流體空線速稱為 〔起始流化速度〕對于氣固相催化反響，由于反響在異相進(jìn)展，存在本征動力學(xué)和宏觀動力學(xué)之分，其區(qū)分在于有無 的影響〔傳遞過程〕隨著流體流量增加顆粒受到的曳力也隨著增大假設(shè)顆粒受到的升力恰好等于自身重量時，顆粒受力處于平衡狀態(tài)，故顆粒將在床層內(nèi)作上下、左右、前后的劇烈運動，這種現(xiàn)象被稱為固體的 ，整個床層稱為 〔流態(tài)化，流化床〕二、選擇題以下屬于均相反響的是 〔A〕A.乙酸乙酯水解 B.CuO的復(fù)原 C.加氫脫硫 D.電石水解以下屬于均相反響的是 〔C〕A.催化重整 B.催化裂解 C.HCl與NaOH的中和D.水泥制造以下屬于非均相反響的是 〔D〕A.乙酸乙酯水解 B.氫氣燃燒 C.HCl與NaOH的中和D.催化裂解以下屬于非均相反響的是 〔B〕A.乙酸和乙醇的酯化B.加氫脫硫 C.氫氣燃燒 D.烴類氣相裂解氣相反響4A+B→3R+S進(jìn)料時無惰性氣體，A與B以3∶1的摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子A= 〔C〕A.1/4 B.2/3 C.–1/4 D.–2/3氣相反響A+B→3P+S進(jìn)料時無惰性氣體A與B以∶1摩爾比進(jìn)料則膨脹因子A= ?！睤〕A.–2 B.–1 C.1 D.27氣相反響2A+B→3P+S進(jìn)料時無惰性氣體A與B以2∶1摩爾比進(jìn)料則膨脹因子A= ?！睠〕A.–1 B.–1/2 C.1/2 D.1反響C4H10

2C2H4 + H2，k2.0s1，則反響級數(shù)n= 〔B〕A.0 B.1 C.2 D.3反響A+B→C，k0.15s1，則反響級數(shù)n= 〔B〕A.0 B.1 C.2 D.3反響3A→P，k0.15mol/ls，則反響級數(shù)n= 〔A〕A.0 B.1 C.2 D.3以下屬于平行反響的是 〔C〕ABPPPBRA.A+B→P B.

AC. S(副) D.A+B→P=R+S連串反響A→P〔目的〕→R+S，目的產(chǎn)物PYP

〔B〕n nP P0A.n nA.A0 A

n nP P0nA0

n nP P0n nS S0

n nP P0D.n nD.R R0P連串反響A→P〔目的〕→R+S，目的產(chǎn)物PSP

= 〔A〕n nP P0n

n nP P0n

n n P P0

n nP P0n nnA0 A

A0

n nS S0

R R0A假設(shè)平行反響〔B〕

主 副 PS(副)均為一級不行逆反響假設(shè)E ＞E 提高選擇性S 應(yīng)主 副 PA.提高濃度 B.提高溫度 C.降低濃度 D.降低溫度P(主)A假設(shè)平行反響〔C〕

S(副均為一級不行逆反響，假設(shè)E

副E ，提高收率Y副P

應(yīng) 。主A.提高濃度 B.降低濃度 C.提高溫度 D.降低溫度主分批式操作的完全混合反響器非生產(chǎn)性時間t0不包括以下哪一項 〔B〕加料時間 B.反響時間 C.物料冷卻時間 D.清洗釜所用時間在全混流反響器中，反響器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比〔A〕空時τ B.反響時間t C.停留時間t D.平均停留時間t對于 的反響器在恒容反響過程的平均停留時間、反響時間、空時是全都的〔D〕間歇式反響器 B.全混流反響器 C.攪拌釜式反響器D.平推流管式反響器對于自催化反響，最適宜的反響器為 〔D〕全混流反響器 B.平推流反響器C.循環(huán)操作的平推流反響器 D.全混流串接平推流反響器對于反響級數(shù)n＜0的不行逆等溫反響，為降低反響器容積，應(yīng)選用 〔B〕平推流反響器 B.全混流反響器C.循環(huán)操作的平推流反響器 D.全混流串接平推流反響器對于反響級數(shù)n＞0的不行逆等溫反響，為降低反響器容積，應(yīng)選用 〔A〕平推流反響器 B.全混流反響器C.循環(huán)操作的平推流反響器 D.全混流串接平推流反響器對于可逆吸熱反響，為提高反響速率應(yīng) 〔C〕提高壓力 B.降低壓力 C.提高溫度 D.降低溫度A對于單一反響組分的平行反響合的反響器為 〔A〕

S(副，其瞬間收率隨CA增大而單調(diào)增大，則最適A.平推流反響器 B.全混流反響器C.多釜串聯(lián)全混流反響器 D.全混流串接平推流反響器A對于單一反響組分的平行反響合的反響器為 〔B〕

S(副CAA.平推流反響器 B.全混流反響器C.多釜串聯(lián)全混流反響器 D.全混流串接平推流反響器以下不屬于Langmuir型等溫吸附的假定的是 ?！睟〕A.均勻外表B.多分子層吸附C.分子間無作用D.吸附機理一樣當(dāng)催化劑顆粒的微孔的孔徑小于分子的自由程 時分子與孔壁的碰撞成了集中阻力的主要因素，這種集中稱為努森集中?！睟〕A.0.01μmB.0.1μmC.1μmD.1nm流化床反響器中的操作氣速U0

是依據(jù)具體狀況定的，一般取流化數(shù)U/U在 0 mf范圍內(nèi)?！睟〕A.0.1～0.4B.1.5～10C.10～15D.0.4～1.5三、簡答題簡述抱負(fù)反響器的種類？答：通常所指的抱負(fù)反響器有兩類：完全混合反響器〔抱負(fù)CSTR〕和活塞流〔PFR〕反響器。所謂動，不存在不同停留時間的物料的混合，全部的物料在器內(nèi)具有一樣的停留時間。簡述分批式操作的完全混合反響器？答：反響物料一次性投入反響器內(nèi)，在反響過程中，不再向器內(nèi)投料，也不出料，待到達(dá)反響要求的轉(zhuǎn)化率后，一次性出料，每批操作所需生產(chǎn)時間為反響時間與非生產(chǎn)性時間之和，非生產(chǎn)性時間包括加料、排料和物料加熱、冷卻等用于非反響的一切關(guān)心時間。簡述抱負(fù)CSTR〔又稱全混流反響器〕的特點？答：①物料在反響器內(nèi)充分返混；②反響器內(nèi)各處物料參數(shù)均一；③反響器的出口組成與反響器內(nèi)物料組成一樣；④連續(xù)、穩(wěn)定流淌，是肯定態(tài)過程。簡述PFR〔又稱活塞流反響器〕的特點？答：①由于流體沿同一方向，以一樣速度向前推動，在反響器內(nèi)沒有物料的返混，全部物料在反響器中的停留時間都是一樣的；②在垂直于流淌方向上的同一截面，不同徑向位置的流體特性〔組成、溫度等〕是全都的；③在定常態(tài)下操作，反響器內(nèi)狀態(tài)只隨軸向位置轉(zhuǎn)變，不隨時間轉(zhuǎn)變。簡述等溫恒容平推流反響器空時、反響時間、停留時間三者關(guān)系？答：空時是反響器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。反響時間是反響物料進(jìn)入反響器后從算起到離開反響器內(nèi)共停留了多少時間。由于平推流反響器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有一樣的停留時間且等于反響時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。對于可逆放熱反響如何選擇操作溫度？答：1〕對于放熱反響，要使反響速率盡可能保持最大，必需隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2〕這是由于可逆放熱反響，由于逆反響速率也隨反響溫度的提高而提高，凈反響速率消滅一極大值；3〕而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反響速率相等而到達(dá)化學(xué)平衡。r

kC

2，E；r kC

E E ， ，當(dāng) ＞

時，應(yīng)中選擇何反響器及操作P 1 A

1 S 2 A 2 1 2條件以提高產(chǎn)物P的收率？答：主反響〔生成P的反響〕反響級數(shù)大于副反響的級數(shù)，反響器選擇PFR，間歇反響器，及選擇A主反響活化能大于副反響的活化能(E>E)，上升溫度有利于提高主反響的選擇性。1 2停留時間分布密度函數(shù)E〔t〕的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流淌系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反響器內(nèi)的流體，在反響器出口流E(t)dt1.0體的質(zhì)點中在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點所占的分率為E〔t〕dt。0 。停留時間分布函數(shù)F〔t〕的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流淌系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反響器內(nèi)的流體F(t)tE(t)dt，在出口流體中停留時間小于t的物料所占的分率為Ft。 0 。簡述描述停留時間分布函數(shù)的特征值？t答：用兩個最重要的特征值來描述——平均停留時間t和方差2。t1〕t

定義式為：

ttE(t)dt0

，平均停留時間t

E〔t〕曲線的分布中心，是E〔t〕曲線對于坐標(biāo)原點的一次矩，又稱E〔t〕的數(shù)學(xué)期望。t2〕2t

是表示停留時間分布的分散程度的量，在數(shù)學(xué)上它是指對于平均停留時間的二次矩2t2E(t)dtt2tF(t)

0 。CCA 。A0簡述示蹤劑的選擇原則答：示蹤劑選擇原則為①與主流體、可能與之相接觸的任何其他物質(zhì)(特別是管壁)不發(fā)生影響測量的反響。②濃度很低就可檢測，不影響主流體流淌。③具有轉(zhuǎn)變成光信號或電信號的特點，以便承受現(xiàn)代儀器或計算機采集信號分析，以提高試驗的速度或精度。④應(yīng)當(dāng)是價廉的。12．簡述抱負(fù)吸附模型的根本假定？答：抱負(fù)吸附模型的根本假定為吸附劑外表能量均勻——各吸附位能量一樣；被吸附分子間的作用力可無視不計；單分子層吸附。簡述非抱負(fù)流淌產(chǎn)生的緣由？大致可分為兩類。第一類：不均勻的速度分布引起的：死角、溝流、短路，管式反響器的層流及反響器截面突變引起的收縮和膨脹。其次類：管式反響器反響產(chǎn)物向主流體相反的方向流淌或釜式反響器內(nèi)的循環(huán)流。簡述氣固相催化反響的步驟？答：反響物由氣流主體集中到催化劑外外表；反響物由催化劑外外表集中到內(nèi)外表；反響物在催化劑外表活性中心上吸附；吸附在活性中心的反響物進(jìn)展化學(xué)反響；產(chǎn)物在催化劑外表活性中心上脫附；產(chǎn)物由催化劑內(nèi)外表集中到外外表；產(chǎn)物由催化劑外外表集中到氣流主體。1,72,63,4,5針對不同具體狀況，三個過程進(jìn)展的速率各不一樣，其中進(jìn)展最慢的稱為掌握步驟，掌握步驟進(jìn)展的速率打算了整個宏觀反響的速率。簡述催化劑失活的緣由及解決方法催化劑使用一段時間后，活性將下降?；钚韵陆档木売煞秩悾簶?gòu)造變化－－燒結(jié)、粉化、活性組分晶粒長大等。物理失活－－結(jié)碳、粉塵、惰性組分吸附等?；瘜W(xué)中毒－－原料中的有害物質(zhì)與催化劑活性組分發(fā)生反響，永久性結(jié)合。解決方法：(a)改進(jìn)催化劑－－加強耐高溫、抗毒性。承受“中期活性”設(shè)計反響器－－反響器設(shè)計時打出充分的余量。嚴(yán)格掌握操作條件－－掌握原料氣中毒物的含量及反響溫度等。優(yōu)化操作，彌補活性下降－－催化劑活性下降后，承受例如升溫等方法彌補。19.簡述流化床反響器的優(yōu)缺點。答：優(yōu)點：1)由于粒子細(xì)，可以消退內(nèi)集中阻力，能充分發(fā)揮催化劑的效能。2〕顆粒流淌類似液體，易于處理，掌握；3〕固體顆?？焖倩旌希麄€床層等溫；顆?？梢栽趦蓚€流化床之間流淌、循環(huán)，使大量熱、質(zhì)有可能在床層之間傳遞；宜于大規(guī)模操作；氣體和固體之間的熱質(zhì)傳遞較其它方式高；流化床與床內(nèi)構(gòu)件的給熱系數(shù)大。缺點：氣體的流淌狀態(tài)難以描述，偏離平推流，氣泡使顆粒發(fā)生溝流，接觸效率下降；顆粒在床層快速混合，造成停留時間分布不均勻；脆性顆粒易粉碎被氣流帶走；顆粒對設(shè)備磨損嚴(yán)峻；對高溫非催化操作，顆粒易于聚攏和燒結(jié)。簡述固定床反響器的優(yōu)缺點。答：但凡流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)展反響的裝置都稱作固定床反響器。優(yōu)點：催化劑在床層內(nèi)不易磨損；床層內(nèi)流體的流淌接近于平推流，與返混式反響器相比，用較少的催化劑和較小的反響器容積來獲得較大的生產(chǎn)力量；缺點：固定床中的傳熱較差；催化劑的更換必需停產(chǎn)進(jìn)展。簡述氣液反響的步驟？答：反響物和產(chǎn)物至少有一個存在于液相中，其中典型的是氣體的反響吸取。更具有普遍意義：A(g)+B(l)=C(g)其宏觀反響歷程為：AA溶解于液相的A向液相內(nèi)部集中，在集中的同時與液相中的B發(fā)生反響；液相中的產(chǎn)物C透過液膜集中到氣液界面；產(chǎn)物C反響歷程亦為連串過程，反響速率打算了掌握步驟的所在。簡述內(nèi)集中對平行反響選擇性的影響。AAk1PAk2S主反響副反響rrA1kcn1 AkcmA2 2 B無內(nèi)集中影響時，催化劑內(nèi)濃度就是外表濃度：SPkcnkcn k11AS1 AS 2cmAS1k2k1cmnAS有內(nèi)集中影響時，在催化劑內(nèi)部任意點上，有內(nèi)集中影響時，在催化劑內(nèi)部任意點上，由式S Pkcn1kcn1kAS1 A2cmA表示瞬時選擇性，1 k2kcmnA但，此時應(yīng)級數(shù)：m m m cc1,瞬時選擇性的變化取決于反AASnnnS不變S 增加PS 下降PP四、計算題某氣相一級反響A→2R+SA7525%〔mol分?jǐn)?shù)，經(jīng)8min解答：V=V〔1εX〔P/P〔T/T)0 A 0 0ε =δ *y=2*0.75=1.5A A A0依據(jù)等溫、等壓及V=2V0

的條件，得2V=V〔1+1.5X〕0 0 AX=66.7%Ar=kC(1-X)/〔1+εX〕A A0 A AV=V0

〔1+εX〕A間歇反響器設(shè)計方程：-dN/dt=VrA A間歇反響器中，一級變?nèi)莘错懀O(shè)計方程NdX/dt=Vr=V〔1+εX〕kC

(1-X/〔1+εX〕,又由于N

/V=CA0 A A 0

A A0 A A

A0 0 A0化簡得dX/〔1-X〕=kdt,積分得A Akt=ln[1/〔1-X〕]A所以k=(1/t)ln[1/〔1-X〕]A=(1/8)ln[1/〔1-0.667〕]=0.137(min-1)450℃的氣相分解反響如下：CHO〔g)→CH(g)+CO(g),在此溫度下的反響的速率24 4常數(shù)為0.0212min-1,反響在恒溫恒容的容器中完成，初始壓力為2.026x105Pa。試求在反響時間為50min解答：考慮間歇反響器內(nèi)恒溫恒容反響CHO〔g)→CH(g)+CO(g),r=kCy=1,δ=2-1=1

24 4 A AA0ε =yδ

=1x1=1A A0 AC=P/RT=P/RTA0 A0 0C=C〔1-X〕A A0 AP=P(1+ε X)=P(1+X)0 AA 0 Ar=kC(1-X)A A0 A間歇反響器設(shè)計方程：-dN/dt=VrNdX/dt=Vr=V

A AkC(1-X)A0 A A 0 A0 A(直接用恒容反響器設(shè)計方程rC

dX/dt=kC

(1-X〕化簡，分別變量，得dX/(1-X)=kdtA A

A A0 A

A0 At=0→t;X0→XA Aln(1/(1-X))=ktA最終得X=1-exp(-kt)〔一級恒容反響，轉(zhuǎn)化率與反響時間的關(guān)系〕At=50minX=1-exp(-0.0212x50)=0.654AP=P(1+X)=2.026x105x(1+0.654)0 A=3.35x105(Pa)為以下反響建立表達(dá)每個物質(zhì)的濃度與轉(zhuǎn)化率X

〔全部量如ε

，δ ，y

等都要A〕〔1〕氣相裂解CH→CH+H

A A A026 24 26atm1100K〔2〕氣相催化氧化反響CH+1/2OCHO,乙烯與空氣按化學(xué)進(jìn)料比進(jìn)料，進(jìn)料壓力為246atm,260℃。解答：j

2 24C=C(θ +ν X)/(1+ε X〕(P/P)(T/T)j A0 j jA AA 0 0對于恒溫恒壓過程，C=C(θ +ν X)/(1+ε X〕j A0 j jA AA〔1〕CH→CH+H26 24 2A→B+CC=P/(RT)=6/(0.082x1100)=0.0665(mol/L)A0 A0δ =1+1-1=1Ay=1A0ε =δ

y=1x1=1AA0θ =C/C=0B0 A0θ =C/C=0C0 A0C=C(1-X)/(1+ε X〕=0.0665(1-X)/(1+X〕mol/LA0 A AA A AC=C(θ +vX)/(1+ε X〕=0.0665X)/(1+X〕mol/LA0 B BA AA A AC=C(θ +vX)/(1+ε X〕=0.0665X)/(1+X〕mol/LA0 C CA AA A A(2)CH+1/2O→CHO24 2 24A+1/2B →CI代表N2由題意知，進(jìn)料中A，B，Imol1:0.5:〔0.5*0.79/0.21〕=1:0.5:1.88y=1/(1+0.5+1.88)=0.296A0C=yP/(RT)=0.296*6/(0.082*533.15)=0.0406(mol/L)A0 A00θ =F/F

=0.5B0 A0θ =F/F=0C0 A0δ =1-1-0.5=-0.5Aε =δ y=-0.5x0.3=-0.15A AA0C=C(1-X)/(1+ε X〕=0.0406(1-X)/(1-0.15X〕mol/LA0 A AA A AC=C(θ +vX)/(1+ε X〕=0.0406(0.5-0.5X)/(1-0.15X〕mol/LA0 B BA AA A A=0.0203(1-X)/(1-0.15X〕mol/L

A+vX)/(1+ε

AX〕=0.0406X)/(1-0.15X〕mol/LA0 C CA AA A A考慮恒溫恒壓間歇反響器內(nèi)反響A→3C，r=kC2。A,CA進(jìn)料，且A A初始濃度為C 。試推導(dǎo)轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系〔寫成t=h(X)的形式。A0 A解答：yA0=1,δA=3-1=2,εA=yA0δ=1x2=2C=C

〔1-X

〕/(1+ε

X)=C

(1-X

)/(1+2X)AV=V

A0(1+ε

AX)=V

A A A0 A A(1+2X)0 A A 0 Ar=kC 2(1-X)2/(1+2X)2A A0 A A設(shè)計方程：-dN/dt=Vr,即N dX

A A/dt=VrA0 A

A=V(1+2X

)kC

2(1-X

)2/(1+2X)20 A A0 A A=VkC 2(1-X)2/(1+2X)0 A0 A A又C =N /VA0 A0 0上式化簡得：1 2X A dX

kC dt(1X)2 A A0AX 0開頭，t0開頭積分，得A AdXkCdtA1 AdXkCdt(1X )2 A A00 A 0ttkC1 [(3XA2ln(1)]A01XA1XA第4題中的反響假設(shè)是恒容間歇反響器內(nèi)進(jìn)展的反響，其它條件一樣，轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系又如何？ttCXA00AdXrAACXdXAAA001kC2 (1XkCA0dX(1X)2AX0AA)2A01kCA(1X)0AA01XXAt1kC 1XA0(A)A

=kC

2=kC

2(1-X)2反響時間為

A A A0 APFR0.9CSTR中進(jìn)展，假設(shè)兩反響器的體積一樣，且操作條件保持不變，在CSTR的出口處轉(zhuǎn)化率是多少?PFR RPFR RVvXAdXCA000rAA1ln1k1XA〔與間歇反響器中的反響時間有一樣的表達(dá)式〕CSTRVvCSTRVvRCA0XrA,CSTR0A1Xk1XA,CSTRA,CSTR由于兩反響器體積一樣，且其它條件一樣〔所以進(jìn)料體積流率一樣〕故τ =τPFR得到

CSTRXA,XA,CSTR2.30369.7%X1XA,CSTRln1ln110.92.303A,CSTR1XA7氣體按下式進(jìn)展反響：A→2B該反響為一級分解反響在等溫等壓的PFR中進(jìn)展，試推導(dǎo)物料的空間時間與轉(zhuǎn)化率X 的關(guān)系表達(dá)式。假設(shè)反響氣體為抱負(fù)氣體。A解答：等溫等壓PFR反響器內(nèi)氣相變分子一級反響，A→2Bδ =2-1=1，ε =y xδ =1x1=1A A A0 Ar=kC=kC (1-X)/(1+ε X)A A A0 A A A=kC (1-X)/(1+X)A0 A A對一級反響，PFR空時 RVAdXv0CA0ACA0A0r0 AdX 1XA1X AdX 1[2ln1kC1XA01XAk 1X0Ak1XX ]AAAAA對于自催化反響A→B，速率方程r=kCC,初始濃度為C ，C =0.A B A0 B0抱負(fù)的反響器組合是什么樣的？反響器之間的最正確產(chǎn)物濃度是多少？假設(shè)CA0=1mol/L,且k=0.25L/(mol·min),轉(zhuǎn)化率為90%時，最正確組合反響器的空時是多少？解答：抱負(fù)的反響器組合為CSTR+PFR:CSTR在前，PFRCSTR在最大速率下反響，然后用PFR反響至設(shè)定的轉(zhuǎn)化率。 CA=CA0〔1-XA〕CB=CA0(θB+νBXA)θB=CB0/CA0=0νB=1CA0=1mol/Lk=0.25L/(mol·min)rA=kCACB=kCA02(1-XA)XAdr/dX=kC 2(1-2X)=0時速率最大，A A A0 A解得此時轉(zhuǎn)化率X =1/2Am對應(yīng)的兩反響器之間的最正確產(chǎn)物濃度為1C 。2 A0CcstrCcstrA01XA,mrA,m1kC (1XA08(min)) 0.251(10.5)1A,mPFR的空時XXCfdXrAApfrA0XAmCfdXAA0kCXlnA0X2(1X )XAA1kC1kCAm1XAXAfXA0AmlnXXAfA01(1X(1XA)Am)AmAf0.251ln0.9(10.5)0.5(10.9)4ln98.79(min)組合反響器空時τ=8+8.79=16.79(min)在流淌反響器中在進(jìn)展以下絕熱放熱不行逆反響氣相反響2A+B→2C，A和B等mol比進(jìn)料。A的轉(zhuǎn)化率X 與F /r關(guān)系如以下圖。A A0AFFA0rAXA求體積膨脹率ε 。A80%轉(zhuǎn)化率PFR的體積。80%轉(zhuǎn)化率CSTR體積。80轉(zhuǎn)化率最正確組合反響器的總體積。解答等molA和B進(jìn)料，A是限制性反響物。取A為關(guān)鍵反響物。y =0.5,δ =1-1-0.5=-0.5A0 Aε =y δ =0.5*〔-0.5〕=-0.25A A0 A〔2〕X 00.5A梯形面積S=〔100+500〕*0.5/2=150(dm3)1X 0.50.8A梯形面積S=〔100+500〕*0.3/2=90(dm3)2所以PFR體積.8dXr.8dXrAFA0.5dXrAFA0.8dXA0 A0 Ar0.5 A215090240(dm3)A0SS1CSTR體積為X

=0.8時矩形的面積。AfV=X F /r=0.8*500=400(dm3)Af A0A(4)最正確反響器組合：先用CSTR在最大速率下反響，由題圖可知此時對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率X

=0.5PFR將反Am應(yīng)進(jìn)展至目標(biāo)轉(zhuǎn)化率X

=0.8。AfCSTR的體積V=F X /r=100*0.5=50dm31 A0 AmAPFR的體積V=S=90dm32 2組合反響器的體積為V=V