反應(yīng)工程作業(yè)題及答案

PAGEPAGE52.2在一管式反應(yīng)器中常壓300oC等溫下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)：催化劑體積為10ml，原料氣中CO的摩爾分?jǐn)?shù)為3%，其余為N2、H2氣體，改變進(jìn)口原料氣流量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得出口CO的轉(zhuǎn)化率為Q0/(cm3/min)83.367.650.038.529.422.2X/%203040506070試求當(dāng)進(jìn)口原料氣體體積流量為50cm3/min時(shí)CO的轉(zhuǎn)化速率。解：管式反應(yīng)器是流動(dòng)反應(yīng)器，反應(yīng)速率氣體在高溫低壓下，可按理想氣體進(jìn)行計(jì)算只要求得=50cm3/min時(shí)的，就可得到相應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化速率已知=10ml，得到如下表格/(min)0.120.1480.200.260.340.45X/%203040506070作出X-曲線，在的點(diǎn)作切線，切線的斜率即為值，該值等于2.4在等溫下進(jìn)行液相反應(yīng)，在該條件下的反應(yīng)速率方程為若將和的初始濃度均為的原料等體積混合后進(jìn)行反應(yīng)，求反應(yīng)4min時(shí)A的轉(zhuǎn)化率。解：初始濃度均為的原料和等體積混合后，因?yàn)?，，則液相反應(yīng)可按恒容過程計(jì)算，有兩式聯(lián)立，求解2.9在一恒容反應(yīng)器中進(jìn)行下列液相反應(yīng)：式中、分別表示產(chǎn)物R及D的生成速率，其單位均為，反應(yīng)用的原料為A與B的混合物，其中A的濃度為2，試計(jì)算A的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%時(shí)所需要的反應(yīng)時(shí)間。解：由于反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的是復(fù)合反應(yīng)，A的轉(zhuǎn)化速率用計(jì)算由于氯乙醇和碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化量分別與乙二醇的生成量相等，由此求得氯乙醇水溶液和碳酸氫鈉水溶液的質(zhì)量流量氯乙醇水溶液的質(zhì)量流量：碳酸氫鈉水溶液的質(zhì)量流量：混合液的體積流量氯乙醇的初始濃度：由于反應(yīng)器裝料中氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為1：1，則，，則，則反應(yīng)器的有效體積(2)若裝填系數(shù)，則反應(yīng)器的實(shí)際體積3.9在間歇反應(yīng)器中等溫進(jìn)行下列液相均相反應(yīng)：kmol/(m3h)kmol/(m3h)和分別為產(chǎn)物D和R的生成速率。反應(yīng)用的原料為A與B的混合液，其中A的濃度等于2kmol/m3。計(jì)算A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間。A的轉(zhuǎn)化率為95%時(shí)，R的收率是多少？若反應(yīng)溫度不變，要求D的收率達(dá)到70%，能否辦到？改用全混反應(yīng)器操作，反應(yīng)溫度與原料組成均不改變，保持空時(shí)與(1)的反應(yīng)時(shí)間相等，A的轉(zhuǎn)化率是否可達(dá)到95？在全混反應(yīng)器操作時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率如仍要求達(dá)到95%，其他條件不變，R的收率是多少？解：（1）(2)(3)(4)對全混流反應(yīng)器，若(5)在全混流反應(yīng)器中，若3.10在兩個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的系統(tǒng)中等溫進(jìn)行液相反應(yīng)，，kmol/(m3h)，，kmol/(m3h)進(jìn)料中組分A的濃度為0.2kmol/m3，流量為4m3總反應(yīng)體積的最小值是多少？此時(shí)目的產(chǎn)物B的收率是多少？解：令，得已知，則(2)4.乙醛氣相分解生成甲烷與一氧化碳：0.1g/s的乙醛蒸汽在520℃、0.1MPa于管式反應(yīng)器（PFR）內(nèi)分解，已知反應(yīng)對乙醛為二級不可逆反應(yīng)，k=4.3m3/kmol⑴35％乙醛分解所需的反應(yīng)體積；⑵90％乙醛分解所需的反應(yīng)體積；⑶若為CSTR，則⑴、⑵結(jié)果如何？解：該反應(yīng)為變?nèi)葸^程，為二級反應(yīng)，高溫、低壓下氣相可按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，若為CSTR，當(dāng)，若為CSTR，當(dāng)時(shí)5.4為了測定一個(gè)閉式流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布，采用脈沖示蹤法，測得反應(yīng)器出口物料中示蹤物濃度如下：t/min012345678910c(t)/(g/L)0035664.53210試計(jì)算：反應(yīng)物料在該反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間和無因次方差；停留時(shí)間小于4.0min的物料所占的分?jǐn)?shù)。解：（1