《反應(yīng)工程習(xí)題》PPT課件.ppt

1、在銀催化劑上進(jìn)行甲醇氧化為甲醛的反應(yīng)： 進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），反應(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)72%，甲醛的收率為69.2%。試計(jì)算 反應(yīng)的選擇性； 反應(yīng)器出口氣體的組成。,解： 反應(yīng)的選擇性為：, 進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的總原料量為100mol時(shí)，則反應(yīng)器的進(jìn)料組成為：,設(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率為XA，甲醛的收率為YP，則反應(yīng)器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數(shù)nA、nP和nc分別為： nA=nA0(1-XA)=7.672 mol； nP=nA0YP=18.9608 mol； nC=nA0XA-nP=0.7672

2、 mol,結(jié)合上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式，水（nW）、氧氣（nO）和氮?dú)猓╪N）的摩爾數(shù)分別為： nW=nW0+nP+2nC=38.30 mol nO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788 mol nN=nN0=43.28 mol 所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：,2. 在等溫下進(jìn)行液相反應(yīng)A+BC+D，在該條件下的反應(yīng)速率方程為： 若將A和B的初始濃度均為3mol/l的原料混合進(jìn)行反應(yīng)，求反應(yīng)4min時(shí)A的轉(zhuǎn)化率。 解：由題中條件知是個(gè)等容反應(yīng)過程，且A和B的初始濃度均相等，即為1.5mol/l，故可把反應(yīng)速率式簡(jiǎn)化，得,t=4min時(shí)，解得XA=82.76%,3. 在催化劑上進(jìn)行三甲基苯的氫

3、解反應(yīng)： 反應(yīng)器進(jìn)口原料氣組成為66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等溫反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)器出口三甲基苯的轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，其混合氣體的氫含量為20%，試求： （1）此時(shí)反應(yīng)器出口的氣體組成。 （2）若這兩個(gè)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程分別為： 則出口處二甲基苯的生成速率是多少？,解：以100kmol為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)X為三甲基苯的轉(zhuǎn)化率，Y為生成的甲苯摩爾數(shù)。 用物料衡算求出口氣體組成：,由題給條件可知，混合氣中氫的含量為20%，所以有： 66.67-33.33X-Y=20 解得Y=66.67-33.330.8-20=20.01kmol（甲苯量） 生成的二甲基苯量：33.330.8-

4、20.01=6.654kmol 生成的甲烷量：33.330.8+20.01=46.67kmol 剩余的三甲基苯量：33.33（1-0.8）=6.666kmol 氫氣含量為：20kmol 故出口尾氣組成為：三甲基苯6.666%，氫氣20%，二甲基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。,（2）由題給條件可知，各組分的出口濃度為：,則二甲苯的生成速率為：,4. 擬在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行氯乙醇的皂化反應(yīng)： 以生產(chǎn)乙二醇，產(chǎn)量為20/h，使用15%（重量）的NaHCO3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反應(yīng)器裝料中氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為1：1，混合液的比重為1.02。該反應(yīng)對(duì)氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級(jí)，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于5.2l/mol.h，要求轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%。 （1）若輔助時(shí)間為0.5h，試計(jì)算反應(yīng)器的有效體積； （2）若裝填系數(shù)取0.75，試計(jì)算反應(yīng)器的實(shí)際體積。,解：氯乙醇，碳酸氫鈉，和乙二醇的分子量分別為80.5, 84 和 62kg/kmol,每小時(shí)產(chǎn)乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h 每小時(shí)需氯乙醇： 每小時(shí)需碳酸氫鈉： 原料體積流量： 氯乙醇初始濃度：,V0,反應(yīng)時(shí)間：,V0,（2） 反應(yīng)器的實(shí)際體積：,思考題：在常壓及800等溫下在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行下列氣相均相反應(yīng)： 在反應(yīng)條件下該反應(yīng)的速率方程為： 式中CT及CH分別為