问答题和习题

1 习题习题 简述 Langmuir 等温吸附方程的基本特点 试回答弗隆德里希 Freundlish 真实吸附理论 什么是自催化反应 什么是全混流假定 简述连续流动釜式反应器的特点 简述理想管式反应器的特点 什么是拟一级反应 有什么作用 对大部分反应来说 返混可使转化率降低 试用所学知识讨论如何减少气液鼓 泡反应器返混 停留时间分布函数 F t 的含义 停留时间分布密度函数 E t 的含义 简述改善颗粒内传质的措施 是可逆放热反应 如何优化管式反应器温度 24225 C HH OC H OH 试描述催化剂在催化反应中的作用 简述气 固相催化反应的动力学步骤 串连反应 P 组分是目的产物 主反应活化能小于副反应活 12 kk APS 2 化能 考虑收率和产量要求 如何优化反应器温度 试简述丹克莱尔 Damkohler 准数物理意义 并写出其表达式 在管式反应器中 400 等温下进行气相均相不可逆吸热反应 该反应的活化能 等于 39 77 现拟在反应器大小 原料组成和出口转化率均保持不变molkJ 的前提下 采用等温操作 增产 35 请你确定一具体措施 定量说明 设 气体在反应器内呈活塞流 在进行一氧化碳变换反应动力学研究中 采用 106 催化剂进行试验 测得正 反应活化能为 如果不考虑逆反应 试问反应温度是 550 时molJ 10629 9 4 的速率比反应温度是 400 时的反应速率大多少倍 一氧化碳变换反应 222 DHCCOBOHACO 在较低温度下 其动力学方程可表示为 1 AB AACC kp p r b pb p 以苯甲酸为示踪剂 用脉冲法测定一反应体积为 1735cm3的液相反应器的停留 时间分布 流体流量为 40 2 cm3 min 示踪剂用量为 4 96g 不同时刻出口流体 中示踪物的浓度 c t 如表所示 若用多釜串联模型来模拟该反应 试求模型 的参数 N 3 在温度 25 时 当温度升高 10 反应速率增加一倍 则该反应活化能应为多少 拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应 CH2Cl CH2OH NaHCO3 CH2OH CH2OH NaCl CO2 以生产乙二醇产量为 20kg h 使用 15 重量 的 NaHCO3水溶液及 30 重 量 的 CH2Cl CH2OH 水溶液作原料 反应器装料中 CH2Cl CH2OH 和 NaHCO3的摩尔比为 1 1 混合液的比重为 1 02g cm3 该反应对 CH2Cl CH2OH 和 NaHCO3均为 1 级 在反应温度下反应速率常数为 5 2 l mol h 要求转化率达 95 试问 1 若辅助时间为 0 5 h 试计算反应器的有效体积 2 若装填系数取 0 75 试计算反应器的实际体积 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如表所示 t s123456810152030415267 c t95781908677674732157321 今有一液相反应 已知 若此反应在具有相同平均停留时ABP 00AB cc 间的 PFR 中进行 该转化率可达 99 计算 1 该反应器中的平均停留时间及方差 2 若实验反应器以多釜串联模型描述 则可达到的转化率为多大 合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯 多是由乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到 反应式 如下 222 C HHClCHCHCl 由于乙炔价格高于氯化氢 通常使用的原料混合气中氯化氢是过量的 设其过量 10 若反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为 90 试分别计算乙炔的转化率和氯化氢的转化率 6 分 4 气相二甲醚热分解反应可以通过管式反应器的压力变化来研究 在 504 和 41 59 kPa 的初压下得到如下数据 t s 39077711953155 t p kPa 54 3965 0574 91103 84124 10 起始时只有醚存在 其反应为 3 242 CHOCHHCO A B C D 试确定分解速率方程 用脉冲法测定一流动反应器的停留时间分布 得到出口流中示踪剂的浓度 c t 与时间 t 的关系如下 min t024681012141618202224 3 mgtc 014798521 510 60 20 试求该反应器平均停留时间和方差 在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷 进入催化反应器的气体中各 组分的摩尔分数分别为 C2H415 O27 CO210 Ar12 其余为 N2 反应 器出口气体中含 C2H4和 O2的摩尔分数分别 13 1 4 8 试计算乙烯的转化 率 环氧乙烷收率和反应选择性 24224 C H 1 2OC H O 24222 C H 3O2CO 2H O 5 等温下进行醋酸 A 和丁醇 B 的酯化反应 3493492 CH COOHC H OHCH COOC HH O 醋酸和丁醇的初始浓度分别是为 0 2332 和 1 16kmol m3 测得不同时间下 醋酸转化量如下 时间 h 醋酸转化量 kmol m3 时间 h 醋酸转化量 kmol m3 时间 h 醋酸转化量 kmol m3 0030 0366260 06086 10 163640 0452570 06833 20 0273250 540580 07698 试求该反应的速率方程 在 210 等温下进行来硝酸乙酯的气相分解反应 OHHCCHOCHNONOHC 323222 2 1 2 1 该反应为一级不可逆反应 反应速率常数与温度的关系为 10897 1 exp 1039 1 1414 sTk 1 若反应是恒容下进行 系统起始总压为 0 1013 MPa 采用是纯亚硝酸乙酯 试计算亚硝酸乙酯分解率为 80 时 亚硝酸乙酯的分解速率及乙醇的生成速率 2 若采用恒压反应 乙醇的生成速率又是多少 13 分 在一恒容间歇反应器中进行下列液相反应 RBA AR cr6 1 3 kmolm h DA 2 2 2 8 AD cr 3 kmolm h 式中 分别表示产物 R 及 D 的生成速率 反应用的原料为 A 与 B 的 R r D r 混合物 其中 A 的浓度为 2 试计算 A 的转化率达到 95 时的需的反 3 mkmol 6 应时间 在等温间歇反应器中进行如下液相反应 ABPR 实验数据如表所示 3 0 0 307 A ckmol m 3 0 0 585 B ckmol m t h 01 152 905 358 70 3 A ckmol m0 3070 2110 1300 0730 038 求 反应动力学方程 以苯甲酸为示踪剂 用脉冲法测定一反应体积为 1735cm3的液相反应器的停留 时间分布 流体流量为 40 2 cm3 min 示踪剂用量为 4 96g 不同时刻出口流体 中示踪物的浓度 c t 如表所示 若用多釜串联模型来模拟该反应 试求模型 的参数 N mint 3 10c t 3 g cm mint 3 10c t 3 g cm mint 3 10c t 3 g cm 100452 840800 300 150 113502 270850 207 200 863551 735900 131 252 210601 276950 094 303 340650 9101000 075 353 720700 6191050 001 403 520750 4131100 在 473K 等温及常压下进行气相反应 7 1 RA3 AR cr2 1 min molL 2 SA2 AS cr5 0 min molL 3 TA AT cr1 2 min molL 式中 cA为反应物 A 的浓度 mol L 原料中 A 和惰性气体各为一半 体 积比 试求当 A 的转化率达到 85 时 其转化速率是多少 某气相一级反应在等温 等压的实验室反应器内进行 原料含 A 2ARS 75 摩尔分率 惰性气体 25 经过 8min 后其体积增加了 1 倍 求此时的 转化率及该反应在此温度下的速率常数 用阶跃法测定某一闭式流动反应器的停留时间分布 得到离开反应器的示踪物 浓度与时间的关系如下 试求 1 该反应器的停留时间分布函数 F 及分布密度 E 2 数学期望和方差及 2 2 3 若用多釜串联模型来模拟该反应器 则模型参数是多少 4 若在此反应器内进行一级不可逆反应 k 1min 1 且无副反应 试求 反应器出口转化率 在等温下进行液相反应 A B C D 在该条件下的反应速率方程为 1 50 5 0 8 min AAB rc cmolL 若将 A 和 B 的初始浓度均为 3 mol L 的原料混合在间歇反应器中进行反 应 求反应 4min 时 A 的转化率 0 1 2 3 C min 1 8 在等温间歇反应器中进行如下液相反应 ABPR 实验数据如表所示 3 0 0 307 A ckmol m 3 0 0 585 B ckmol m t h 01 152 905 358 70 3 A ckmol m0 3070 2110 1300 0730 038 求 反应动力学方程 在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应 435622346 4234623336 CHCHHCHCHHC CHCHHCHCHHC 反应器进口原料气组成为 66 67 H2 33 33 三甲基苯 在 0 1MPa 及 523K 下 等温反应 当反应器出口三甲基苯的转化率为 80 时 其混合气体的氢含量为 20 试求 1 此时反应器出口的气体组成 5 分 2 若这两个反应的动力学方程分别 5 0 6300 BAA ccr 3 kmolm h 0 5 3400 ECB rc c 3 kmolm h 则出口处二甲基苯的生成速率是多少 在全混流反应器中进行下列反应 1 2 k k ABRS 已知 A 和 B 体积流量为 3 1 7 0 min kmkmol 3 2 3 0 min kmkmol 0 004m3 min 加入物料中 A 和 B 的浓度为 2 8kmol m3与 1 6kmol m3 且 Vr 0 12m3 求 B 的转化率为多少 8 分 9 设有反应 A B D 其反应步骤表示如下 1 AA 2 DBA 3 BB 若 1 是速率控制步骤 试推导其动力学方程 在 PFR 中于 650 等温条件下进行丁烯氧化脱氢反应生产丁二烯 48462 C HC HH A B C 反应速率方程 kmol m3 h AA rkp 原料气为丁烯和水蒸气的混合物 其摩尔比为 0 5 操作压力为 0 10133MPa 在 650 时 k 106 48kmol h m3 MPa 若要求丁烯转化率为 0 9 空时为多少 在容积为 2 5m3的理想间歇反应器中进行液相反应 ABP 反应维持在 75 等温操作 实验测得反应速率方程式为 AAB rkc c kmolL s 当反应物 A 和 B 的初始浓度 而 A 3 2 78 10 kLmol s 00 4 AB ccmol L 的转化率时 该间歇反应器平均每分钟可处理 0 684kmol 的反应物 A 0 8 A x 今若将反应移到一个管径为 125mm 的理想管式反应器中进行 仍维持 75 等 温操作 且处理量和所要求转化率相同 求所需反应器的管长 在银催化剂上进行乙烯氧化反应 OHCOHC 42242 22 10 化作 2 2 2 RBA 其反应步骤可表示如下 1 AA 2 BB22 2 3 RBA 4 BB 若是第三步是速率控制步骤 试推导其动力学方程 甲烷与水蒸气在镍催化剂及 750 等温下的转化反应为 4222 24CHH OCOH 原料气中甲烷与水蒸气的物质的量比为 1 4 若这个反应对各反应物均为 l 级 1 反应在恒容下进行 系统的初始总压为 0 1013MPa 当反应器出口的 CH4转 化率为 80 时 试求 CO2 H2的生成速率 2 反应在恒压下进行 其他条件如 1 CO2的生成速率又是多少 在管式反应器中 400 等温下进行气相均相不可逆吸热反应 该反应的活化能 等于 39 77 现拟在反应器大小 原料组成和出口转化率均保持不变molkJ 的前提下 采用等温操作 增产 35 请你确定一具体措施 定量说明 设 气体在反应器内呈活塞流 在 Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应 63662356 HCHCCHCHHC 以 A B 及 R 分别代表异丙苯 苯及丙烯 反应步骤如下 1