反应工程课后答案解析演示教学

1、反应工程课后答案解析精品文档第二章均相反应动力学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，求表达此反应的动力学方程式。1xAkt1 xAcA0(kcA0 )8 min10.81810.8210.91(kcA0 )18min10.9218假设正确，动力学方程为dcAkcA2dt3、在间歇反应器中有一级液相可逆反应AP ，初始反应时CA0=0.5mol/L ，CP0=0 反应 8min 后， A 的转化率为 1/3 ，而平衡转化率是2/3 ，求此反应的动力学方程式。解：dC Ak1C A k2 C pdtk1C PeC A 0 x

2、Ae2即k12k2k2KC A 0 (1 x Ae )C Ae根据一级可逆反应积分式1x Ae12ln 28ln3k1k20.08664min1tlnxAk1k28k1 k2xAe13k10.05776 min 1k20.02888 min1dC Ak1C Ak 2C p0.05776C A0.02888C Pdt5、恒温恒容的气相反应 A3P，其动力学方程为 ( rA )1 dnAk nA ，在V dtV反应过程中系统总压pt 及组分 A 的分压均为变量，试推导dptf( p A ) 的表达dt式。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档ptpA即ptdpt2dt解： ( r A )(

3、r A)kcAk3( pA0p A )2 pAp A0dpAdt1dnAnAvdtkVdcA1dpA1dp A1dptnAdtRTdt2RTdt2RTdtkVpART得dpt2kpAdt8、纯气相组分 A 在一等温等容间歇反应器中按计量式A2.5P进行反应，实验测得如下数据，时间02468101214/min0.10.080.06250.0510.0420.0360.0320.0280.020分压pA/MPa用积分法求此反应的动力学方程式。解：由于当 t时， p A0.02 常数，因此假设为一级可逆反应。A2 .5 pdc Ak 1 c Ak 2 c pdt达到平衡时，p p e2. 5 (

4、p A 0p A )2 .5(0.10 .02 ) 0. 2 MPa即， kp Aep pe1k 2RTRTk 1p pe0 .210即， k 110 k 2k 2p Ae0 .02dp Ak1 p Ak 22 .5 ( p A 0dt10 k 2 p A2.5 k 2 p A 012 .5 k 2 p A2 .5 k 2 p A 012 .5 k 2 ( p A1 p A 0）5p A )2 .5 k 2p A 0收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档dpA12 . 5 kdt1p Ap A 05p A1ln p A12. 5 ktp A 05p A 0p A 01p A 00 . 8

5、p A 0ln512 . 5 k 2t1 p A 0ln1 p A 0p Ap A550 .0812 . 5 k 2 tln0 .02p A斜率0.1581即，12.5k20.1581k 20.0126min 1k10.126min 1即,dcA0.126cA0.0126c pdtdp A12.5 0.0126( pA0.2 pA0 )dt收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档第三章 均相反应过程1、液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要 12min，若此反应移到同温度下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？ktln1xA1k1 ln11 ln10.1m

6、in1t1x A120.7在 PFR 中所需的空时tBR12 min解： 空速 v110.083 min112在 CSTR中 ccA 0 xAcA0 xAxA( r A ) fkc Ak (1 xA )0.77023.3min0.1(10.7)3v130.0429 min1c 703、液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示：C/mol/L0.10.20.30.40.50.6 0.70.8 1.0 1.32.0A(-0.10.30.50.60.50.25 0.100.06 0.05 0.040.04r A)/mol/(L.mi52n)（ 1） 若 CA0=1.3mol/L ，则反应时间

7、为多少？（ 2） 若反应移至平推流反应器中进行， CA0 =.5mol/L ，FA0=1000mol/h，求 xA0=0.30 时所需反应器的大小。（ 3） 当 CA0=1.2mol/l ，FA0=1000mol/h ，xA=0.75 时，求所需全混流釜式反应器大小。（ 4）解：由 cA ( r A ) 表作出1 cA 曲线( r A )收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档cA01.3mol L,cAf0.3mol LtBR?用梯形法0.1（0.5 110.6 10.5 10.25 10.1 10.06 1 1）（ 1）2210.05 1） 10.2 （0.06 10.3（0.05 1

8、0.0451）2212.7minc A0.10.20.30.4050.60.70.81.01.32.0(r A )0.10.30.50.60.50.250.10.060.050.0450.0421103.3321.67241016.672022.2223.8(r A )（ 2）cAfcA 0 (1xA )V pcA 0 dcAFAocA( r A )用内插法：1.5(10.3)1.05mol L1. 5 dcA1.05 ( rA )cA1200.05(22.2220)200.167 2.2220.371.05,0.3(r A)cA10.2(23.822.22)22.671.5,22.22( r

9、 A)0.7梯形法：Vp11.05)( 20.3722.22)19.81min L molFA0(1.30.2 (22.22 22.67)22V pFA09.811000 609.811.2109lc A0(3)c Af c A0 (1xA ) 1.2(1 0.75)0.3mol lVcA 0c Af1.20.3F A0cA0 (r A ) f1.21.50.5V1.5100025 L605、丙烷裂解为乙烯的反应可表示为C H C H+CH（忽略副反应）38244收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档在 772等温反应时，动力学方程为 - dp A kp A ，其中 k=0.4h -1

10、。若系统保持恒dt压 p=0.1MPa,0 =0.8m3/h(772 ， 0.1MPa)，求当 xA=0.5 时，所需平推流反应器的体积大小。解：恒压变容反应pA0.1106m3c A0RT11.5 mol8.3141045V pxAdx Av0c A0 0( xA )1x Adp ApApA0 1x AdtpA 0 (1(1 xA )(1x A )1 dx A(1xA )2)dtdp Adt即：dx Adt( r A )V pv02 dx A 1 xA 2 dtkxA )(1(12cA 0dxAk1x Adt2xAdx A0k(1 x A )2kp AkxA )(1 2c A0 (1x A

11、)2 ln 1 k 1 xA1xAkp A0 1xAxA2 )2 ln 2 3.4660.4V p3.4660.82.77 m38、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 84kJ·mol-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：( rA )kcAk0 exp(E) cARTPFRVPx AdxA1x AdxA1FA00 ( rA )cA0 k 0 1 xAln

12、( 1 xA )cA0 kCSTRVmxAFA0 cA 0 k(1xA )VmxA kVpk (1 xA ) ln( 1xA )EExAexp()(1xA ) ln( 1xA )RTmRTp收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档IF TpTmVmxA kVPk(1xA ) ln(1xA )xA(1xA ) ln(1xA )IF Vm1and xA0.6VP1exp E TPTm10.6R TPTm0.6 ln(1 0.6)1exp 84000423.15Tm1.6378.314423.15Tm423.15T0.6109exp 23.876m423.15T0.492923.876m0.02

13、064Tm423.15TmTm432.07Kn2,VmxAVm21FA 0kcA2Vm1cAn1/ 2,VmxAVm1/ 2cA1/ 2FA0kcA1/ 2Vm1n1,VmxA1Vm 1cA2FA0kcAVm1Vmn1或 VmnFA0 xAfVm1cAn1kcAfnPPT课件答案1、在间歇反应器中进行液相反应 A+BP， CA0=0.307mol/L ，测得二级反应速率常数 k=61.5 ×10-2 L/ （mol·h） , 计算当 CB0/CAO=1 和 5 时，转化率分别为 0.5,0.9,0.99 所需要的反应时间，并对计算结果加以讨论。收集于网络，如有侵权请联系管理

14、员删除精品文档2、已知：苯醌与环戊二烯在25下进行液相二烯合成反应A+BC收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(-r-33/kmol ·s ； CAO=0.1kmol/m3A)= kC AC B ； k=9.92 × 10m ；CBO=0.08kmol/m 3 ； xA=0.95 ；t / =1h ；每天处理 300kg 环戊二烯。求：反应器有效容积？t C AOxAdxA； (-r)= kC A C B =kC AO C BO (1 x A )20( rA )AtCAOxAdxA1x AdxA0 kCAO CBO (1xA )2kCBO0(1xA )x A10.9

15、51hkCBO (1x A )9.92 10 30.08 10.956.653600vovOAvOB300 / 66300 / 661.8942.367 4.261 m3 / h240.1240.08V=vO (tt / )4.261(6.651)32.6 m3 3、在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH 该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l，反应速率常数等于5.6l/mol.min。要求最终转化率达到95%。试问：（1）当反应器的反应体积为1m3时，需要多长的反应时间？（2）若反应器的反应体积为2m3时，所需的反应时间又是多少？22解：（ 1）t=CA00XAfdXA/(-RA)=CA0 0XAfdXA/k A0CA0(1-XA)2=1/(kCA0)×XA/(1 -XA)=1/(5.6×0.02)×0.95/(1 -0.95)=169.6min （ 2.83h ）（ 2）因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h 。4、平推流反应器中进行二级反