反應(yīng)工程復(fù)習(xí)題

計算1.化碳：CHCOOHCHCOHOCHCOOHCHCOkk12322342已知在916℃時k4.65s,k3.74s，試計算：11121）99%的醋酸反應(yīng)掉的時間；2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。解：設(shè)在時間時乙烯酮和甲烷的濃度分別為和y，初始為，CA0則dxk(Cxy)dt1A0dyk(Cxy)dt2A0d(xy)(kk)(Cxy)相加得dt12A0d(xy)(kk)將其積分xy()C12A0C(kktA0C(xy)12A01）當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時xyCA011tln4.653.7410.990.549s2）S瞬時選擇性為Pxk4.653.74yk1積分得2xSy2.有一級不可逆反應(yīng)A→P85℃時反應(yīng)速率常數(shù)為3.45h擬在一個容積為10m的釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，若最終轉(zhuǎn)化率為3xA，設(shè)該反應(yīng)的處理量為1.82m/h，今若改用兩個容積相3等的串聯(lián)釜操作，求反應(yīng)器的總?cè)莘e？解：由于兩等體積釜串聯(lián)，則12CCA0k)A,NNiCk)2A0A2∴而CiCCCCx10.95A0A2A2A0②分①分CAA0即)201.006h2iiVi1.0061.821.83m3Vv由②分vi0ii0反應(yīng)器的總?cè)莘e為VV3.66m3i3.(A)(P)(S)kkCH6CHCl5CHCl6616342dCdCkCkCkCAP反應(yīng)速度；，在恒溫恒容下求等容積dt1dt12AAP的兩釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行這一反應(yīng)時,求目的產(chǎn)物P的選擇性，其中1.0(h),，0.5()1Sk11khP2Vvh),CC0Cmol/l,。0P0S0A01/①分h1212對第二個全混流反應(yīng)器作物料衡算VCC)kCV①分01A21A22CCC1kA011∴1)KkA2Kk1221211CC)V(kCkC)對于P:V01A221A22P2KC1KC1KCA0A0∴))+)Kk②分P2KKK2212122221C0.444/l2A20.50.5C0.5)0.25)0.25)P2221-(0.4440.391)0.165mol/l∴CS20.391CC2.37P2S20.1654、反應(yīng)AB為n級不可逆反應(yīng)，已知在300K時要使A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到20％需12.6分鐘，而在340K達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率需3.20分鐘，求該反應(yīng)的活化能。dCrkC解：AndtAAdCdtCtAACtn0CA0A111即n1Cn1Cn1A0A達(dá)20%時，CCAA0111kn1M①分②分(nCn1A0tt式中為常數(shù)11MkM340∴k30012.63.2M/3.2E11kklnln()M/12.68.314300340E=29.06（kJ/mol）5、串聯(lián)全混流反應(yīng)器進(jìn)行一級不可逆反應(yīng)，假定各釜容積、溫度相同，試計算為1（體積V=k0.92(h),10mh,x130A97.8）的反應(yīng)有效容積，不考慮非生產(chǎn)性操作時間的條件下3m分批式反應(yīng)器的有效容積。N(個)123V（）97.8m47.037.631x1A,N解：利用)NiN(個)123V（）97.8m47.037.63若采用分批式1111k10.9210.92.503htAtV,其中為N時BV97.8109.78h2.5039.78V97.825.03m3B6、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級反應(yīng),0.01C/()當(dāng)mollsABr2AA為1時，求反應(yīng)至/所需時間。/lClCA0AdCdtr0.01C2A解:AA1111C0.0110.01tCAA0t=9900s8、請考慮化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為20℃，液料的體積流量為0.5m3/h,C=96.5mol/m3,C=184mol/m3,催化劑的濃度C=6.63mol/m3速度方程為：Dr=kCCADA式中k=1.15*10-3m3/(mol.ks)A的轉(zhuǎn)化率為40%反應(yīng)器的體積。解：設(shè)A的轉(zhuǎn)化率為x，則有：)rkCxCA對于全混流反應(yīng)器，應(yīng)有：A0DC(xx)CxA0xA00rkCxCkxCAA0DD0.4087.424.28h3。10A+BVC，已知CAo=CVm3R0到x=0.99，需反應(yīng)的時間為10min,問：BO(1)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行時，應(yīng)為多少？(2)在兩個串聯(lián)全混流反應(yīng)器(反應(yīng)體積相等中進(jìn)行時，又是多少？解：在間歇反應(yīng)器中，對二級反應(yīng)x0.999.9(1)(2)k)100.99)CxCCA0（１）在單個CSTR中A0A0xkCx)2A0x0.990.99)9900k)xA0C2C2CA0A0(1)=(2)則V1000minRVm0(2)兩個CSTR串聯(lián)CSTR-1:VCxx)2A02V0A0111V1Vx11kCx)20Ao1(3)CSTR-1:VC(xx)x)2A02V0A0A21A2R2VR2VxxA212kCx)20AoA2(4)VRV;xxkCx)VVV21R2R1A2A0A20;VRVVRV代入(3)39.62239.679.2min簡答：1、簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間三者00關(guān)系？反應(yīng)時間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時刻起到2、簡述全混流反應(yīng)模型的特點(diǎn)，它比較適合哪種類型的反應(yīng)裝置。長，有的很短，形成一個停留時間分布。適合：連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器3、產(chǎn)生停留時間分布的原因有哪些？怎樣描述？可能的原因有：1不均勻的流速2強(qiáng)制對流3非正常的流動—死怎樣描述：可用停留時間分布密度與停留時間分布函來定量描述4、停留時間分布的密度函數(shù)是怎樣表達(dá)的？、5答：流過反應(yīng)的物料中停留時間小于t的質(zhì)點(diǎn)的分?jǐn)?shù)6、簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？凡是流體通過不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置12）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；348、簡述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)？1）以U的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動0速度UU-U）則全部以氣泡的形式通過；02）床層從流化前的高度L增高到流化時的高度L，完全是由于f氣泡的體積所造成；①分3）氣泡相為向上的平推流，大小均一；①分4）反應(yīng)完全在乳相中進(jìn)行；①分5）氣泡與乳相間的交換量為穿流量q與擴(kuò)散量之和。①分9、簡述平推流反應(yīng)模型的特點(diǎn)，它比較適合哪種類型的反應(yīng)裝置。1連續(xù)定態(tài)下各個截面上的各種參數(shù)只是位置的函數(shù)，不隨時間而改變23反應(yīng)物料具有相同的停留時間適合：連續(xù)管式反應(yīng)器10、什么是復(fù)合反應(yīng)？舉例說明答：兩種化合物反應(yīng)彼此相互交換化學(xué)組成的一種反應(yīng)11、解釋什么是尋求停留時間分布的實(shí)驗(yàn)方法？蹤法是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)按一定的輸入方方式的不同大致的分為：脈沖法，周期示蹤法和隨機(jī)輸入法12、什么是反應(yīng)級數(shù)？它與化學(xué)反應(yīng)的計量系數(shù)有什么關(guān)系？反應(yīng)級數(shù)13對已經(jīng)離開反應(yīng)器的物料質(zhì)點(diǎn)而言的。年齡：反應(yīng)物料質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)的意義：14、什么是返混?產(chǎn)生返混的原因有哪些？質(zhì)點(diǎn)之間的混合）(1混(2)反應(yīng)器內(nèi)物料的流速分布不均勻，流速分布不均勻時也同樣可以改變反應(yīng)器中的濃度分布從而造成返混1516、簡述示蹤法測定停留時間分布的實(shí)驗(yàn)方法物信號，以獲得示蹤物在反應(yīng)器中停留時間分布規(guī)則的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。17簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？1催化劑在床層內(nèi)不易磨損2床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力3固定床中的傳導(dǎo)較差4催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行填空題1A.B.（確C.2、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)是一門研究（化學(xué)反應(yīng)工程）問題的科學(xué)，把二者結(jié)合起來的學(xué)科體系。34、同一時刻離開反應(yīng)器的物料質(zhì)點(diǎn)的停留時間各不相同，從05(已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分)的摩爾數(shù)之比。6一般用于（產(chǎn)品比較率）而（產(chǎn)量較大）的場合。7、空時）一致。平均停留時間、反應(yīng)時間、空時。8＞0流反應(yīng)器為宜。9所耗用的原料在理論上能生成的反應(yīng)產(chǎn)物)的摩爾數(shù)之比。10、管式反應(yīng)器的特點(diǎn)是（返混小，反應(yīng)容積小，比傳熱面大）11據(jù)這種描述，該反應(yīng)器應(yīng)為（非理想流動反應(yīng)器12、速率方程中，系數(shù)K為速率常數(shù)，又稱為比反應(yīng)T,P催化劑kCCabAAB及濃度）等。13、全混流反應(yīng)器的容積效率η小于1.0時，且隨著的增大而A減小，此時該反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)n（＞）0。14、收率是表示生成的(目的產(chǎn)物所消耗的關(guān)鍵組分)的摩爾數(shù)與(進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組分)的摩爾數(shù)之比。15、對于氣-液相反應(yīng)幾乎全部在液相中進(jìn)行的極慢反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，應(yīng)選用（鼓泡塔）裝置。17、一級連串反應(yīng)A→P→S在全混流釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，使目的產(chǎn)物濃度最大時的最優(yōu)空時_______。opt18均相反應(yīng)的速率是反應(yīng)物系的（組成，濕度和壓力）的函數(shù)