反应工程试卷3

1、 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 反应工程反应工程 3 3 一、一、 填空题（共填空题（共 10 小题，每小题小题，每小题 2 分，总分分，总分 20） 1. 如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料 混合，这类反应器为_循环操作_的平推流反应器。 2. 混流反应器的移热速率 r Q =_ )()1 ( 0 0 0P m P cv UAT T cv UA T _。 3. 想反应器是指_理想混合 （完全混合） 反应器_、 _平推流 （活 塞流或挤出流）反应器_。 4. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比 0 时反应器内返混 为_零_，而当 时则反应器内返混为_最大_。

2、5. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_全混流串 平推流_。 6. 对于恒容的平推流管式反应器_平均停留时间_、_反应时 间_、_空时_一致。 7. 混流反应器的空时 是_反应器的有效容积_与_进料流体 的容积流速_之比。 8. 对于恒容的_平推流_管式反应器平均停留时间、反应时间、 空时一致。 9. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比 0 时为_平推流 _反应器，而当 时则相当于_全混流_反应器。 10. 对于自催化反应，最合适的反应器为_全混流串平推流_。 11. 混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_ rG QQ _、 _ dT dQ dT dQ Gr _。 12. 平推流

3、反应器的返混为_零_。 得分得分 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 13. 混流反应器的放热速率 G Q =_ p rA Cv HrV 0 )( _。 14. 全混流反应器的返混_最大_。 15. 对于反应级数 n0 的反应，为降低反应器容积，应选用_全混 流_反应器为宜。 16. 有良好搅拌装置的釜式反应器按_理想混合_反应器处理，而 管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_平推流_反应器 处理。 17. 留时间分布的密度函数在 t0 时，E（t）_0_。 18. 留时间分布的密度函数在 t0 时，E（t）=_0_。 19. 对于反应级数 n0 的反应，为降低反应器容积，应选用_平

4、推流_反应器为宜。 20. 批式完全混合反应器操作的优化分析是以_平均生产速率 R Y 最 大_、_生产经费最低_为目标进行优化的。 21. 混流反应器的定常态操作点的判据为_ rG QQ _。 22. 混流反应器的容积效率 为_反应时间 t _与_空时 _之比。 二、二、 选择题（选择题（10 小题，每题小题，每题 2 分，共分，共 20 分）分） 1. 对于反应级数 n0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选 用_A_。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平 推流反应器 2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间 0 t 不包括下列

5、哪一项 _B_。 A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 得分得分 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 3. 全混流反应器的容积效率 小于1.0时， 且随着 A 的增大而减小， 此时该反应的反应级数 n_D_。 A. 0 B. =0 C. 0 D. 0 4. 全混流反应器的容积效率 大于1.0时， 且随着 A 的增大而增大， 此时该反应的反应级数 n_A_。 A. 0 B. =0 C. 0 D. 0 5. 对于单一反应组分的平行反应 A P(主) S(副)，其瞬间收率 P 随 A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为_B_。 A. 平推流反应器 B. 全

6、混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平 推流反 6. 对于自催化反应，最合适的反应器为_D_。 A. 全混流反应器 B. 平推流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平 推流反应器 7. 对于单一反应组分的平行反应 A P(主) S(副)，其瞬间收率 P 随 A C 增大而单调增大，则最适合的反应器为_A_。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平 推流反应器 8. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_D_。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平 推流反

7、应器 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应 A B， slmolCr AA /01. 0 ， 当 lmolCA/1 0 时，求反应至 lmolCA/01. 0 所需时间 t=_B_秒。 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 10. . 在 间 歇 反 应 器 中 进 行 等 温 二 级 反 应A B ， slmolCr AA /01. 0 2 ，当 lmolCA/1 0 时，求反应至 lmolCA/01. 0 所 需时间 t=_D_秒。 A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 11. 对于可逆放热反应，为提高反应

8、速率应_C_。 A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度 12. 在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之 比为_A_。 A. 空时 B. 反应时间 t C. 停留时间 t D. 平均停留 13. 对于反应级数 n0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应 选用_B_。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平 推流反应器 三、三、 简答题简答题（6 题，题，30 分分,每一小题每一小题 5 分）分） 1. 简述分批式操作的完全混合反应器？ 答：反应物料一次性投入反应器内（1 分） ，在反应过程中，不 再向器

9、内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出 料（2 分） ，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和， 非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一 切辅助时间（2 分） 。 2. 简述理想反应器的种类？ 答：通常所指的理想反应器有两类（2 分） ：理想混合（完全混 合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流 反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器 出口物料具有相同的温度和浓度（2 分） 。所谓平推流反应器是指器 内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留 时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

10、 （1 分） 得分得分 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 3. 简述等温恒容平推流反应器空时、 反应时间、 停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比（2 分） 。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到 反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器 的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间（2 分） 。由于平推流 反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间， 恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等（1 分） 4. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随 转化率

11、的提高，按最优温度曲线相应降低温度（2 分） ； 2）这是由 于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净 反应速率出现一极大值（2 分） ；3）而温度的进一步提高将导致正逆 反应速率相等而达到化学平衡。 四、四、 计算题计算题（3 题，题，30 分分,每一小题每一小题 10 分）分） 1. 一级连串反应A S K1K2 P ， AA Ckr 1 ， PAP CkCkr 21 ， 进料流率为 0 v ， 0 00 AP CC ，反应在恒温恒容的条件下进行，求在全混流釜 式反应器中目的产物 P 的最大浓度 max,P C ？ 解：全混釜 1 0 1 0 1k C C Ck CC A

12、 A A AA （2 分） 对物料 P 作物料衡算 PPP VrCvCv 000 （2 分） 则有 )1)(1 ( 21 1 0 kk k C C A P （2 分） 当 0 dt dCP 时，产物 P 有极大值 （2 分） 22/1 12 0 max, 1)/( KK C C A P 2. 磷化氢的均相气相分解 4PH3 P4 + 6H2，在 310时 2atm 时速率方程 lsmolCr AA /1 . 0 ，磷化氢以 200kg/h 的速率在平推流反应器内反应，求转 化率为 80%时所需反应器体积？ 解： A x A A A r dx F V 0 0 （2 分） 75. 0 4 47 A

13、 1 0 A y （2 分） 得分得分 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 lmol RT P C A A /042. 0 )273310(082. 0 2 0 0 （2 分） smolFA/634. 1 360034 1000200 0 （2 分） AAA A AA xy x CC 0 0 1 1 ldx xC F x x C dx FV A AA A x A A A A A A 86275. 0) 1 75. 1 ( 1 . 0 75. 01 1 1 . 0 8 . 0 0 0 0 0 0 0 3. (A) (P) (S) 66H C k1 ClHC 56k3246 ClHC 反应速度

14、 A A Ck dt dC 1 ； PA P CkCk dt dC 21 ，在恒温恒容下求(a)平推流(b) 全混流,求 P S ，其中 )(0 . 1 1 1 hk , ),( 1),(5 . 0 0 1 2 hvVhk 0 00 SP CC , lmolCA/1 0 。 解:(a) lmolkCC AA /368. 0exp 10 （1 分） 21 01 kk Ck C A P ( 12 kk ee )= 5 . 01 1 ( ) 0 . 15 . 0 ee =0.477mol/ （1 分） )477. 0368. 0(1)( 0 PAAS CCCC =0.155mol/l （1分） S

15、P P C C S = 155 . 0 477 . 0 =3.08 （1 分） (b) )( 00AA CCv = VCK A1 （1 分） 1 0 1k C C A A = 1 0 1K CA ( 11 kK ) （1 分） )( 210PAP CkCkVCv （1 分） 2 1 1k Ck C A P = 21 01 11kk Ck A （1 分） A C =0.5mol/l P C =0.333mol/l S C =0.167mol/l（1 分） S P P C C S =2.0 （1 分） 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 4. 醋酸甲酯的水解反应如下：CH3COOCH3 + H

16、2O CH3COOH +CH3OH，产物 CH3COOH 在 反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。 （1） （1） 在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别 为 500 和 50mol/m 3。实验测得当反应时间为 5400s 时，醋酸甲酯的转化率 为 70%，求反应速率数和最大反应速度。 （5 分） （2） （2） 如果反应改在连续搅拌釜中进行， A =0.8 时停留时间应为多少。 （3） （3） 如果采用管式流动反应器， A =0.8 时停留时间。 解： A + B C + D CAA CkCr （1 分） （1） A = dt dCA )(1

17、 ( 0000AACAA A A CCkC dt d C )(1 ( 0 02 0 A C AAA C C kC （1 分） )(1 ( 0 0 0 A C AA A A C C d dtkC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ln 1 1 A AC A C A C A A C A C C C C C C C C tkC （1 分） smolmk /10106. 1 7 . 01 . 01 . 0 1 . 07 . 0 ln ) 1 . 01 (5400500 1 36 （1 分） ) 19 . 0(2765. 0)(1 (50010106. 1 2 0 026 AA A C AAA C C

18、 r （1 分） 对 A 求导 0)9 . 02(2765. 0 )( A A A d rd 45. 0 A （1 分） smmolrA 32 max /10364. 8)( （1 分） （2） s CCkC C r C r CC ACAAA AA A AA A AA3 00 2 0 000 10037. 8 )/)(1 ( （1 分） （3）对于 PFR AA ACAAA A A A A A CCkC d C r d C 0 00 2 0 0 0 0 )/)(1 ( 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 （1 分） sd CCCCkC A ACAAACA A 3 0 00000 10258

19、. 6 / 1 1 1 )/1 ( 1 （1 分） 5. 平 行 反 应 ， 其 中 AP Cr2 ， 2 AS Cr ， 已 知 lmolCA/0 . 2 0 ， 0 00 AP CC ，求在平推流反应器中的 max,P C ？ 解： A P AA P P dC dC Cr r 2 2 （2 分） 对上式进行积分得（2 分） A C C A P dC C C A A 02 2 （2 分） 当 0 A C 时，产物 P 的浓度最大 （2 分） lmoldC C C A A P /386. 12ln2 2 2 2 0 max, （2 分） 6. 自催化反应 A + R 2R，其速率方程为： RA

20、A CkCr ，在 70下等温地进 行此反应，在此温度下 k=1.512 m 3/kmolh；其它数据如下： 0A C 0.99 kmol/m 3； 0R C 0.01 kmol/m 3； 0 v 10 m 3/h；要求反应的转化率 A x 0.99。 试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积； 2）在平推流反应器中反应所需的容积。 解： 令 0101. 0 99. 0 01. 0 0 0 A R C C a （1 分） )1 ( 0AAA xCC （1 分） )( 000AAAARR xaCxCCC （1 分） )(1 ( 2 0AAAA xaxkCr （1 分） 1）全混流反应器所需的容积

21、（1 分） )(661 )99. 00101. 0)(99. 01 (99. 0512. 1 99. 010 )(1 ( 3 0 0 m xaxkC xv V AAA A （ 1 分） 2）平推流反应器所需的容积（1 分） A AA x A x AA A A dx xaxakC v xax dx kC v V AA 1 1 1 1 1 )(1 ( 0 0 0 0 0 0 （1 分） 0001. 1ln100ln 0101. 199. 0512. 1 10 ln 1 1 ln ) 1( 0 0 a xa xakC v V A AA （1 分） )(8 .60 3 mV （1 墨竹祝君考试顺利！2

22、012.06.13 分） 7. 已知 的反应速率式分别为： AAA CCkkr)( 21 ； AP Ckr 1 ； 2 2As Ckr ，且在反应的操作温度下 1 k =1.0， 12/k k 1.5； 0A C 5mol/l， 0 00 SP CC ，要求反应流体的进料速率为 0 v 5 m 3/h，出口转化率 A x 0.9。 试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时所能获得的产物 P 的浓度 P C 以 及所需的反应容积 V。 解： 2 21 1 )( AA A A P mP CkCk Ck r r （2 分） AA P mP CC C 0 )( （2 分） )/(57. 2 5 .

23、 05 . 11 )5 . 05(1 )( )( 21 10 lmol Ckk kCC C A AA P （2 分） )()()( 2 2100AAAAA CkCkVrVCCv （2 分） )(7 .25 5 . 05 . 15 . 0 5 . 45)( 3 22 21 00 m CkCk CCv V AA AA （2 分） 8. 65. 等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级 反 应 )/(01. 0, 2 slmolCrBA AA 当 0A C 为1 lmol/ 时 ， 求 反 应 至 lmolCA/01. 0 所需时间。 解: 2 01. 0 A A A C

24、dt dC r （3 分） t01. 0 1 1 01. 0 111 0 AA CC （4 分） t=9900s （3 分） 9. 醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳： OHCOCHCOOHCH k 223 1 243 2 COCHCOOHCH k 已知在 916时 1 2 1 1 74. 3,65. 4 sksk ，试计算： 1） 1） 99%的醋酸反应掉的时间； 2） 2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。 解：设在时间 t 时乙烯酮和甲烷的浓度分别为 x 和 y，初始为 0A C ，则（1 分） )( 01 yxCk dt dx A （1 分） A P(主

25、) S(副) K1 K2 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 )( 02 yxCk dt dy A （1 分） 相加得 )( )( 021 yxCkk dt yxd A （1 分） 将其积分 dtkk yxC yxd A )( )( )( 21 0 （1 分） tkk yxC C A A )( )( ln 21 0 0 （1 分） 1） 1） 当转化率为 99%时 0 99. 0 A Cyx （1 分） st549. 0 99. 01 1 ln 74. 365. 4 1 （1 分） 2） 74. 3 65. 4 2 1 k k y x （1 分） 0 549. 0 A Cx 0 441.

26、0 A Cy （1 分） %4 .55 441. 0 549. 0 0 0 A A C C S （1 分） 10. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同， , 9 . 0,10),(92. 0 3 0 1 A xhmhk 试计算 N 为 1，2，3 的反应有效容积，如 不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。 解：利用 N i NA k x )1 ( 1 1 , （2 分） N(个) 1 2 3 V（ 3 m ） 97.8 47.0 37.6 （2 分） 若采用分批式 t h k A 503. 2 9 . 01 1 ln 92. 0 1 1 1 ln 1 （

27、2 分） 时为其中1N, V Vt B （2 分） h78. 9 10 8 .97 （2 分） 3 03.258 .97 78. 9 503. 2 mVB 11. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下 ,10,30. 2),(92. 0 3 0 3 0 113 hmvmkmolChkmolmk A 要求出口 xA=0.9， 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 计算该操作最优容积比 )( 21 VV 和总容积 V。 解： 3 1 2 0 2 1 2 0 11 1 )1 ( 2 )1 ( 1 ) 1 ( AAAA AA A xkCxkCxx r （1 分） 代入 1

28、1 1 ) 1 ( 1 ,2,0,1 ,1 , 1 , AAAAA A rrxxx r （1 分） )1 ( 1 )1 ( 1 1 )1 ( 2 2 1 , 2 0 2 1 , 2 0 1 , 3 1 , 2 0AAAA A AA xkCxkCxxkC （2 分） 741. 0 099. 001. 33 1 1 2 1 3 1 A AAA x xxx （1 分） h xkC xx AA AA 22. 5 )741. 01 (3 . 292. 1 741. 0 )1 ( 22 10 01 1 （1 分） h xkC xx AA AA 51. 7 )9 . 01 (3 . 292. 0 741.

29、09 . 0 )1 ( 22 20 12 2 （ 1 分） 695. 0 51. 7 22. 5 2 1 21 VV （1 分） 总容积 021 vVVV （1 分） 3 3 .127)22. 551. 7(10mV （1 分） 12. 应用管径为 D=12.6cm 的管式反应器来进行一级不可逆的气体 A 的热分解反 应， 其计量方程为 A=R+S； 速率方程为 AA kCr ； 而 k=7.810 9exp-19220/T(s-1), 原料为纯气体A,反应压力P=5atm下恒压反应,T=500 0C。 A x 0.9, 0A F =1.55kmol/h, 求所需反应器的管长 L,停留时间 t

30、，空时 （理想气体） 。 解：反应气体的进料体积流速为： （1 分） )/(66.19 5 773082. 055. 1 30 0 hm P RTF v A （1 分） 反应流体在管内的体积流速为： （1 分） PRTxyF P FRT v AAA /)1 ( 00 （1 分） 此处： 00A FF （纯气体） ； 0 . 1 0 A y ， 1 1 12 A ， P RT CA 0 1 （1 分） 00 /)1 ( AAA CxFv （1 分） 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 而 )1 ( )1 ( )1 ( )1 ( 0 0 00 A AA AA AAAA A x Cx xF Cx

31、F v F C （1 分） A x A AA x dxx kv V 0 0 )1 ( )1 (1 （1 分） )(0083. 0)(88.29 1 1 ln2 1 hsx xk A A （1 分） )(0 .13 )126. 0(14. 3 88.291046. 5444 2 3 2 0 2 m D v D V L （1 分） )(57.18 1 1 ln 1 1 1 0 s xkx dx k t A x A A A 13. 液相原料中反应物 A 进入平推流反应器中进行 RA2 的反应，已知 slmolCrlVlmolC AAA 2 0 05. 0,2,1 。 求：1）当出口浓度 lmolCA

32、5 . 0 时的进料流 0 v 。 2)当进料流量 min5 . 0 0 lv 时出口浓度 Af C 。 解：1） A x A A AA r dx vC V F V 0 000 （2 分） s CCC dC r dx C A C C A A A x A A A A A A 20) 11 ( 05. 0 1 05. 0 0 2 0 0 0 （3 分） 2） s v V CC AA 240 5 . 0 602 ) 11 ( 05. 0 1 00 （2 分） lmolC CC A AA 077. 0 13 1 13112 1 12 1 0 （3 分） 14. 环氧乙烷在 450的气相分解反应如下：C

33、2H4O（g） CH4（g） + CO（g）已 知在此反应 温度下反应的速率常数为 0.0212min -1， 反应在恒温恒容反应器中完成， 初始时原料 为纯的 环氧乙烷， 初始压力为 2.02610 5Pa， 试求在反应时间为 50min 时反应器的总压力。 解：由 k=0.0212min -1可知该反应为一级反应 kt P P A A exp 0 （2 分） t 时反应物分压为 PA C2H4O（g） CH4（g） + CO（g） PA0 0 0 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 PA PA0-PA PA0-PA（2 分） 总压 )(2 0AAAt PPPP （2 分） )exp(

34、2 0 0 kt P PP A tA 即 )exp(2 0 kt P P A t （2 分） 当 t=50min 时 PaktPP At 5 0 1035. 3)exp(2 （2 分） 15. 现有一有效容积为 0.75m 3的搅拌釜反应器， 其内设置有换热面积为 5.0m2的冷 却盘管。欲利用改反应器来进行 AR 的一级不可逆的液相反应，其速率常数 )( 9 .5525 exp100788. 1 19 h T k ，反应热 molAJHr/20921)( ，原 料液中 A 的浓度 lmolCA/2 . 0 0 ，但不含反应产物 R。此原料液的密度 =1050g/l；定压比热 929. 2 P

35、 C （J/g） 。要求原料液的进料流率为 hmv/3 3 0 ，反应器出口的反应液中 lmolCA/04. 0 。总传热系数 U=209.2 （KJ/m 2h） 。所用的冷却介质的温度为 25。试求满足上述反应要求所需的 反应温度以及料液的起始温度 T0。 解：1)计算反应温度 T kC C A A 1 1 0 （1 分） 18) 3 75. 0 () 1 04. 0 22. 0 ( ) 1( 0 A A C C k （1 分） 根据 9 .5525 exp100788. 1 9 T k （2 分） KT6 .308 （2 分） 2） )()( 0 0 P mrA cv TTUAHrV TT

36、 （2 分） KT4 .297 929. 210503 )16.2986 .308(52 .2092092175. 004. 018 6 .308 0 （2 分） 16. (A) (P) (S) 66H C k1 ClHC 56k3246 ClHC 反应速度 A A Ck dt dC 1 ； PA P CkCk dt dC 21 ，在恒温恒容下求等容积的两釜 串联全混流反应器内进行这一反应时,求目的产物 P 的选择性 P S ，其中 )(0 . 1 1 1 hk , ),( 1),(5 . 0 0 1 2 hvVhk 0 00 SP CC , 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 lmolC

37、A/1 0 。 解： 等容积釜串联应有 21 h5 . 02/1 21 （1 分） 对第二个全混流反应器作物料衡算（1 分） 221210 )(VCkCCV AAA （1 分） 21 1 2 1k C C A A = 2 1 0 )1 (K CA 5 . 0 21111 kkK （1 分） 对于 P: )()( 22212210PAAA CkCkVCCV （1 分） )1 ()1 ( 2 2 1 01 2 KK CK C A P + 2 21 01 )1)(1 (KK CK A 25. 0 222 kK （1 分） 2 2 )5 . 01 ( 1 A C =0.444mol/l （1 分） )

38、25. 01 ()5 . 01 ( 5 . 0 2 2 P C + 2 )25. 01)(5 . 01 ( 5 . 0 （1 分） 2S C =1-(0.444+0.391)=0.165mol/l （1 分） 2 2 S P C C = 165. 0 391. 0 =2.37 （1 分） 17. 对于 aA + bB cC 反应，以浓度 , PCii kkPC表示速率式中常数 则其二 者关系如何？ 解： 理想气体 P RTn V 总 （2 分） b B a ACA CCkr bBaA C RT P RT P k)()( )( )( ba C RTk b B a AP P （3 分） b B a

39、 APA PPkr （3 分） P ba C kRTk )( )( （2 分） 18. CH2 = CHCH = CH2(A) + CH2 = CH COOCH3(B) COOCH3 (C) 该反应在全混流反应器中进行，以 AlCl3为催化剂，反应温度 20，液料的体积流 速为 0.5 m 3/h， 丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为 0A C 96.5 mol/m 3， 0B C 184 mol/m 3， 催化剂的浓度为 D C 6.63 mol/m 3。 速率方程 DAA CkCr ， 式中 k=1.15 A P(主) S(副) 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 10 -3 m3/m

40、olks，若要求丁二烯转化率为 40%。求：1）反应器的体积 V； 2） 容积效率 。 解：1） A + B C（1 分） DAADA A A CxkCCkC dt dC r)1 ( 0 （1 分） 对于全混流反应器 DA A DAA AA A AA Cxk x CxkC xC r xC )1 ()1 ( 0 00 （2 分） )(28.24)(4 .87 63. 6)4 . 01 (1015. 1 4 . 0 3 hks （2 分） 0 v V hmv/5 . 0 3 0 （1 分） 3 0 14.125 . 028.24mvV （1 分） 2）在分批式反应器内的反应时间为（1 分） )(6

41、7 1 1 0 4 . 0 0 0 ks x dx kCr dx Ct A x A A DA A A （2 分） 766. 0 4 .87 67 t （1 分） 19. .应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应， 假定各釜 的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数 k=0.92h -1，原料液的进料速度 0 v =10m 3/h，要求最终转化率 A x 0.9，试求 V1、V2和总容积 V。 解：对于一级不可逆反应应有（1 分） 2 101011 1 )1 ( 1 )1 ( 1 ) 1 ( AAAAAA A xkCxkCxx r （1 分） 代入 iAiAiAiAiA i

42、A rrxxx r ,1,1, , 111 ) 1 ( （1 分） 得 )1 ( 1 )1 ( 11 )1 ( 1 102001 2 10AAAAAAAA xkCxkCxxxkC （1 分） 整理得 02 21 2 1 AAA xxx （1 分） 9 . 0 2 A x ， 6838. 0 1A x （1 分） )(35. 2 )6838. 01 (92. 0 6838. 0 )1 ( 1 1 1 h xk x A A （1 分） )(5 .23 3 101 mvV （1 分） )(35. 2 )9 . 01 (92. 0 6838. 09 . 0 )1 ( 2 12 2 h xk xx A

43、AA （1 分） )(5 .23 3 202 mvV （1 分） 总容积 )(47 3 21 mVVV 20. 在全混流反应器中一级不可逆反应， 液相反应 A 2R， AA kCr kmol/m 3 h， 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 k=9.5210 9exp-7448.4/T h-1， 0A C 2.3 kmol/m 3， R M 60， 0R C 0，若转化 率 A x 0.7，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天。求 50等温操作所需反应器 的有效容积和它的容积效率？（用于非生产性操作时间 t0=0.75 h） 解： （1）进料速度 v0（1 分） AAR xCC

44、 0 2 （1 分） R AAR M xvCCv 24 50000 2 000 （1 分） 60, 7 . 0, 3 . 2 0 RAA MxC以 hmv/78.10)7 . 03 . 226024/(50000 3 0 （1 分） （2）反应器有效容积 V（1 分） )1 ( 0 0A A A AA xk x kC xC v V （1 分） 30 34.27 )1 ( m xk xv V A A （1 分） (3) A x A A x A A A xkx dx kkC dx Ct AA 1 1 ln 1 1 1 00 0 （1 分） 92. 0 50273 4 .7448 exp1052.

45、9 9 k （1 分） )(31. 1 7 . 01 1 ln 92. 0 1 ht （1 分） 516. 0 54. 2 13. 1 t 21. 在间歇釜中一级不可逆反应， 液相反应 A 2R， AA kCr kmol/m 3 h， k=9.52 10 9exp-7448.4/T h-1， 0A C 2.3 kmol/m 3， R M 60， 0R C 0，若转化率 A x 0.7，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天。求 50等温操作所需反应器的 有效容积？（用于非生产性操作时间 t0=0.75 h） 解：反应终了时 R 的浓度为 )/(22. 32 3 0 mkmolxCC AAR （2 分） A x A A x A A A xkx dx kkC dx Ct AA 1 1 ln 1 1 1 00 0 （2 分） 92. 0 50273 4 .7448 exp1052. 9 9 k （2 分） )(31. 1 7 . 01 1 ln 92. 0 1 ht （2 分） 24 50000 0 tt MVC RR （1 分） )(2 .22 6022. 324 06. 250000 3 mV （1 分） 墨竹祝君考试顺利！2012.06.13 22. 液相反应 A + BP + S 在一全混釜中进行，速率常数