当前位置：文档库 › 化学反应工程第三章

化学反应工程第三章

第三章理想流动反应器概述

按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相应的反应器为间歇反应器和流动反应器。

对于间歇反应器，物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是相同的，经历的反应时间也是相同的。

对于流动反应器，物料不断地加入反应器，又不断地离开反应器。考察物料在反应器内的流动状况。有的物料正常的通过反应器，有的物料进入反应器的死角，有的物料短路（即近路）通过反应器，有的物料在反应器内回流。

在流动反应器中物料的流动状况不相同，造成物料浓度不均匀，经历的反应时间不相同，直接影响反应结果。

物料在反应器内的流动状况看不见摸不着。人们采用流动模型来描述物料在反应器内的流动状况。流动模型分类如下：理想流动模型

流动模型

非理想流动模型

特别强调的是，对于流动反应器，必须考虑物料在反应器内的流动状况；流动模型是专指反应器而言的。

第一节流动模型概述

3－1 反应器中流体的流动模型

平推流模型

全混流模型

一、物料质点、年龄、奉命及其返混

1.物料质点

物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。

2.物料质点的年龄和寿命

年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器开始到某一时刻，称为年龄。

寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反应器开始到离开反应器的时间。

3.返混

（1）返混指流动反应器内不同年龄质点间的混合。

在间歇反应器中，物料同时进入反应器，质点的年龄都相同，所以没有返混。

在流动反应器中，存在死角、短路和回流等工程因素，不同年具的质点混合在一起，所以有返混。

（2）返混的原因

a.机械搅拌引起物料质点的运动方向和主体流动方向相反，不

同年龄的质点混合在一起；

b.反应器结构造成物料流速不均匀，例如死角、分布器等。

造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中，不可避免的存在工程因素，而且带有随机性，所以在流动反应器中都存在着返混，只是返混程度有所不同而已。

二、理想流动模型

1.平推流模型（活塞流模型、理想置换模型、理想排挤模型）

平推流模型认为物料进入反应器后沿着流动方向象气缸里的活塞一样向前移动，彼此不相混合。

1）模型特点

（1）物料参数（温度、浓度、压力等）沿流动方向连续变化；（2）垂直于流动方向的任一截面上的物料参数相同（没有边界层）；（3）沿流动方向的截面间不相混合；

（4）质点的奉命相同，任一截面上的质点的年龄相同；

（5）返混＝0,不同年龄的质点不相混合（参见（3））。

2）适用范围

管式反应器：L/D较大，流速比较大。

2.全混流模型（理想混合模型、连续搅拌槽式反应器模型）

全混流模型认为物料进入反应器后，在一瞬间，进入反应器的新鲜物料和反应器内的物料达到完全混合。

1）模型特点

（1）反应器内物料质点完全混合，物料参数处处相同，且等于出口处的参数；

（2）同一时刻进入反应器的新鲜物料在瞬间分散混合，反应器内物料质点的年龄不同。同一时刻离开反应器的物料中，质点的寿命也不相同。

（3）返混＝∞

2）适用范围

搅拌反应器，强烈搅拌。

三、非理想流动模型

1.实际反应器存在着程度不一的工程因素，流动状况不同程度的偏

离理想流动，称为非理想流动。

2.非理想流动模型

在理想流动模型的基础上考虑非理想因素的流动模型，称为理想流动模型。常用的非理想流动模型有：

1）轴向混合模型

2）多级串联全混流模型

目前大部分非理想流动模型都是以平推流模型为基础发展而成的。

四、流动状况对化学反应的影响

流动状况对化学反应的影响有两方面：物料质点的浓度和在反应器内的停留时间。

1.物料质点浓度

间歇反应器、平推流反应器和全混流反应器中物料质点的浓度变化如图3－2所示。

间歇反应器和平推流反应器的反应推动力ΔC A均大于全混流反应器的ΔC A。实际上是物料的浓度不同，反应速率不同。

2.物质质点的停留时间和反应时间

物料从进入反应器开始到离开反应器的时间称为停留时间，实际

上是物料质点的寿命。

物料质点进入反应器开始所经历的反应时间称为反应时间。对于离开反应器的物料质点而言，反应时间通常不等于停留时间，但目前一般以停留时间来衡量反应时间。

平推流反应器：同一时刻离开反应器的物料质点的停留时间相同，即所有物料质点的反应时间相同；

全混流反应器：同一时刻离开反应器的物料质点的停留时间各不相同，从0→∞，物料质点的反应时间各不相同。

非理想流动反应器：同一时刻离开反应器的物料质点的停留时间的分布状况介于平推流反应器和全混流反应器之间，其反应时间也介于其间。

3－2 反应器设计的基本方程

一、反应器设计的基本内容

1.选择合适的反应器形式

2.确定最佳的工艺条件

3.计算所需反应器体积

二、反应器设计的基本方程

1.物料衡算方程

某组分累积量=某组分流入量－某组分流出量－某组分反应消耗量2.热量衡算方程

带入的热焓=带出的热焓+反应热+热量的累积+传给环境的热量

3.动量衡算方程

上述为反应器设计的基本方程，在列出这些方程时，需要动力学方程和流动模型。

第二节理想流动反应器 3－3 间歇反应器一、间歇反应器的特征

工业上充分搅拌的间歇反应器接近于理想间歇反应器，如图3－5。 1. 反应器内物料达到分子惊讶均匀，浓度处处相等，可排除物质传递对反应过程的影响。

2. 反应器内各处温度相等，不需考虑反应器内热量传递。

3. 反应物料同时加入又同时取出，物料的反应时间相同。二、间歇反应器性能的数学描述 1. 反应时间～x A 的关系

在反应器中，物料浓度和温度是均匀的，只随反应时间变化，可以通过物料衡算求出反应时间t 和x A 的关系式。衡算对象：关键组分A 衡算基准：整个反应器（V ）在dt 时间内对A 作物料衡算：

[A 流入量] = [A 流出量] +[ A 反应量] + [A 累积量]

0 = 0 A r Vdt + A dn

00((1))A A A A A A A dn dx

r V n n n x dt dt

==-Q 积分：0

0Af

Af x x A A A

A A A

n dx dx t C V

r r ==?

等容过程： 0

A A x C A A A C A A dx dC

t C r r ==-?? （00

A A A A C C x C =－）上式适用于等容、变温和等温的各种反应系统。

由式（3－5），只要已知反应动力学方程就能计算反应时间。一般采用数值积分或图解法。如图3－6所示。已知动力学数据1A A

x r ～曲线，

然后求取0A Af x x 到之间曲线下的面积即为t/C A0。同样也可作出1

C A A

r ～曲线，然后求取0A Af C C 到之间曲线下的面积即为反应时间t ，如图3－7所示。

[r A ]-1

2. 实际操作时间

实际操作时间=反应时间(t) + 辅助时间 (t ’) 辅助时间包括加料、调温、缷料和清洗等时间。 3. 反应器体积 V R =V ’(t+t’)

式中V ’为单位时间所处理的物料量。三、间歇反应器中的单反应设有单一反应A →P

动力学方程为A n

A r kC =

n ＝1时，A A r kC =

按式（3－5）残余浓度式0

A A

C kt ln C = 或转化率公式：(1)A kt ln x =--

残余浓度式是计算经反应后残余A 的浓度，而转化率式是计算A 的

[r A ]-1

利用率，根据工艺要求可以曲式（3－5）计算。间歇反应中反应速率、转化率和残余浓度的计算结果列于表3－1。由表中所列结果，可以得出以下几点结论。

1. 对于任一级反应，当C A0、x Af 或C Af 确定后，kt 即为定值：当k ↗，t ↘；当k ↘，t ↗。对于任一级反应都是如此。

2. 当转化率x Af 确定后，反应时间与初始浓度的关系和反应级数有关。

0级反应： 0A A kt C x =，0A t C 与成正比 1级反应： 1

kt ln x =-，0A t C 与无关 2级反应：011A

A A

x kt C x =

-，0A t C 与成反比

利用上述的反应特性，可以定性判别反应级数，例如确定x Af ，然后测定0A t C 与的关系，判别反应级数。

3. 残余浓度和反应时间的关系（转化率和反应时间的关系） 0级反应： 0A A C C kt =-，A C t 随直线下降 1级反应：0kt A A C C e -=，A C t 随较缓慢下降 2级反应：0

01A A A C C C kt

+ A C t 随缓慢下降

对于一级或二级不可逆反应，在反应后期C A 的下降速率，即x A 的上升速率相当缓慢，若追求过高的转化率或过低的残余浓度，则在反应后期要花费大量的反应时间。

例3－1中，由计算可知，当转化率为0.5时，t ＝0.535h ，转化率为0.9时，t ＝4.81h ，转化率为0.99时，t ＝52.9h 。所以，不能片

面追求转化率，导致反应时间过长，大幅度增加操作费用。 3－4 平推流反应器一、平推流反应器特点

平推流反应器是指物料的流动状况符合平推流模型，该反应器称为平推流反应器，常用PFR 表示。

平推流模型是一种理想流动模型，所以平推流反应器是一种理想反应器，实际反应器中物料的流动，只能以不同的程度接近平推流，不可能完全符合平推流。平推流反应器具有以下特点：

1. 物料参数（温度、浓度、压力等）沿流动方向连续变化，不随时间变化；

2. 任一载面上的物料参数相同，反应速率只随轴向变化；

3. 反应物料在反应器内停留时间相同，即反应时间相同；

4. 返混＝0

二、平推流反应器计算的基本公式反应器体积V R

衡算对象：关键组分A 衡算基准：微元体积dV R 在单位时间内对A 作物料衡算：

[A 流入量]－ [A 流出量] －[ A 反应量] ＝ [A 累积量]

0A A A A R N N dN r dV -(+)-＝

0011A A A 0A A N N x V C x ＝（-)＝（-)

所以：00A A A R V C dx r dV = 积分：Af

0A00

X R dx V V C r =? 上式是平推流反应器体积计算的普遍式，适用于等温、非等温、等容和非等容等过程。

对于等容过程，反应器进口呼出口流量均为V 0,故：

Af A

A000A

x R V dx C V r τ=

=? 对比间歇反应器：00

x A

A A

dx t C r =? 可知，二者具有一定的等效性。三、等温平推流反应器的计算

等温平推流反应器是指反应物料温度相同，不随流动方向变化。

将A n A r kC =代入平推流反应器体积计算公式

Af A A

0A00A00

0A X X R n A

dx dx V V C V C r kC ==?

? 若为等容过程00(1)A A A A A A

C C x C dx dC =-=-

则Af

0A A

0010

0(1)Af A X C R n n n

C A A A

dx dC V V V kC x kC -==--?? 等温等容过程平推流反应器计算式见表3－2 四、变温平推流反应器

变温平推流反应器，其温度、反应物系浓度、反应速率均沿流动方向变化，需要联立物料衡算式和热量衡算方程式，再结合动力学方程求解。

在稳定状态时，有：物料衡算：00A A A R V C dx r dV = 热量衡算：对象为dV R

[物料带入热量]－[物料带走热量]－[传向环境热量]－[反应热]＝0

()0i pi os R A R N C dT

K T T dA H r dV ----?=∑

式中i pi os R N C T T H ?、、、、分别为i 组分的摩尔流量、i 组分的等压摩尔热容、微元体积中物料温度、环境温度、反应热（放热为负，吸热为正）

由物料衡算和热量衡算及动力学方程（(,)A A r f T x =）三者联立，采用差分法或Runge-Kutta 法求解。

当过程为等温或绝热过程时，可以简化。 1. 等温过程热量衡算式简化为

()()os R A R K T T dA H r dV -=-?

由00A A A R V C dx r dV = 则有 00A ()

R os

A H dA T T V C dx ?-=-

积分 00()

A R s

A o f H V C T x A T -?-=

式中A 为换热面积 2. 绝热过程热量衡算式简化为

()i

R A R N C

dT H r dV =-?∑

由00A A A R V C dx r dV =

则有0A ()i pi R A N C x H d d N T =-?∑ 令

dx =Λ，称为绝热温升，即为在绝热条件下组分A 完全反应时物料的温升。则0()R i pi

A A H dT d N N x C -?Λ=

=∑ A dT dx =Λ

积分之，得00()A A T T x x -=Λ- 当x A0=0,有0A T T x -=Λ 3－5 全混流反应器

全混流反应器是指物料流动状况符合全混流模型，该反应器称为全混流反应器（CSTR ）.在实际反应器中，连续搅拌釜式反应器由于强烈搅拌，物料混合均匀，其流动状况接近全混流。一、全混流反应器的特点

1. 反应器内物料参数（浓度、温度等）处处相等，且等于物料出口处的物料参数。

2. 物料参数不随时间而变化；

3. 反应速率均匀，且等于出口处的速率，不随时间变化。

4. 返混＝∞

二、全混流反应器计算的基本公式 1. 反应器体积V R 衡算对象：关键组分A

衡算基准：整个反应器（V ）稳定状态：

[A 流入量]－[A 流出量]－[ A 反应量]＝0

0()0A A A f R

N N r V -

0000(1)()A A Af A f R V C V C x r V =-+

式中()A f r 指按出口浓度计算的反应速率。

00()A Af R A f

V C x V r =

若00A x ≠，则物料衡算方程为

[A 流入量]－[A 流出量]－[ A 反应量]＝0

000'()0

'(1)(1)

A A A f R

A A A A A Af N N r V N N x N N x -

==-=-

00000(1)(1)()0A A A Af A f R V C x V C x r V ----=

所以

000()

()A Af A R A f

V C x x V r -=

上述公式均为普遍式，全混流反应器一般为等温反应器，公式可用于等容过程和非等容过程。

2. 物料平均停留时间τ

对于等容过程，物料平均停留时间为

0000()()()A Af A A Af

R A f A f

C x x C C V V r r τ--=

表3－3列出了平推流反应器和全混流反应器的反应结果比较，其中

V V τ=

，这是对等容过程而言。

3－6 多级全混流反应器的串联及优化

设有一反应，A 的初始浓度为C A0，反应结束后最终浓度为C Af ,反应的平衡浓度为C A *，考察平推流反应器和全混流反应器的浓度推动力。

由图示，显然有，ΔC A 平>ΔC A 全

平推流流反应器中的浓度推动力大于全混流反应器中的浓度推动力。结果，平推流反应器体积小于全混流反应器体积。

平推流反应器的物料参数如浓度等沿流动方向变化。对于等温反应，很难控制整个反应器内物料温度均匀。对于全混流反应器，物料参数得均匀的，对于物料温度的控制比较容易。

在有机反应中，特别是多重反应，要求反应过程中物料浓度温度等参数保持，否则极易发生副反应，所以一般选择全混流反应器。

为了满足工艺要求，又要提高反应推动力，人们把一个大的反应器分割成m 个小的全混流反应器，然后串联起来，称为“多级串联全混流反应器”。

一、多级全混流反应器的浓度特征设有4级串联全混流反应器，其浓度推动力

ΔC A 多=(C A1－C A *)1+(C A2－C A *)2+(C A3－C A *)3+(C A4－C A *)4 显然ΔC A 平>ΔC A 多>ΔC A 全当级数为∞，则ΔC A 平＝ΔC A 多

二、多级全混流反应器的计算 1. 解析计算

多级全混流反应器串联操作如图所示。假设：稳定状态，等温，等容。对第i 级作A 的物料衡算，则有

00100(1)(1)A Ai A Ai Ai Ri V C x V C x r V --=-+

则001()

A Ai Ai Ri Ai V C x x V r --=

或01()

Ai Ai Ri Ai

V C C V r --=

多级全混流反应器的级数一般为2－3级，所以可以按上式从第1级开始逐级计算，根据不同的已知条件来计算反应器体积，级数或者最终转化率。 2. 一级不可逆反应

对于一级不可逆反应，可以直接建立级数m 和最终转化率之间的关系，不必逐级计算。

0Ri i V V τ=

Ai Ai r kC = 1()

Ai Ai i Ai

C C r τ--= 公式可化为1()

Ai Ai i Ai

C C kC τ--= 即

1Ai Ai i

C C k τ-=+

1121212101

1 (1)

1Am Am m Am Am m A A A A C C k C C k C C k C C k ττττ----=

将上述诸式相乘得：101

Am i A i

C C k τ==+∏ 对于等容过程 000

1A Am Am m A A C C C

x C C -==- 故：1111m

m i i

x k τ==-+∏

当每级体积相等时，123...m τττττ=====

则公式可进一步简化为：1111111m

m i i

x k k ττ=??

=-=- ?++??∏ 或()1/11

11m

m k x τ??=-??-????

总体积：()0

01/1

11R Ri m

m mV V mV mV k

x τ??===-??-????

3. 图解计算

对于非一级反应，采用解析法计算比较麻烦，一般采用图解法计算。 1）等温等容过程，且各级体积相同。（1）图解法基本原理由01()

Ai Ai Ri Ai

V C C V r --=

知

()Ai Ai

Ai Ai C C r f C τ

-==

可以分别作出()Ai Ai r f C =和1

Ai Ai

Ai C C r τ

-=-

线，两线交点的横坐标即为

C Ai

（2）作图步骤

a.在~A A r C 图上标出动力学曲线OM

b.以初始浓度为起点，过C A0作斜率为1

τ-的直线与OM 线交于A1点，

其横坐标即为C A1

c.由于各级温度相同，所以各级的动力学线均为OM 线；又为等容过程，各级体积相等123...m τττττ=====。过作的平行线，与OM 曲线交于A2,其横坐标即为C A2,如此下去，当最终浓度等于或小于规定出口浓度时，所作平行线的根数就是反应器级数。 2）等容、各级体积相同，但温度不同

如果各级温度不同，则需作出各级的动力学曲线OM1、OM2……然后依次作出C A0A1、 C A1A2 、C A2A3…… 求出C A1 、C A2、 C A3…… 3）等容、等温但各级体积不同

如果各级体积不相同，则~A A r C 的各直线斜率不相同，如图依次作出依次作出C A0A1、 C A1A2 、C A2A3…… 求出C A1 、C A2、 C A3……

三、多级全混流反应器的串联的优化

当物料处理量、进料组成及最终转化率相同时，如何确定级数m 和各级的体积，使总体积最小。

考察各级转化率x A1、x A2、……x Am 和反应器体积V R 的关系，最佳分配x A1、x A2、……x Am －1，使V R 最小。

对于等温等容过程，计算V R ，则有

00100111()()

()m

m A Ai Ai A Ai Ai R Ri Ai Ai

V C x x V C x x V V r f x ----===∑∑∑

为使V R 最小，将上式分别对x A1、x A2、……x Am －1求偏导数，并令之为零：

0(1,2,.....1)R

V i m x ?==-? 从以上共m-1个方程，可解出m-1个待定量(x A1、x A2、……x Am －1) 以一级不可逆反应为例

1121

000

1020012

10...(1)(1)(1)110(1,2,.....1)(1)1Am Am A A A R A A A A A A Am Ai R Ai Ai Ai x x x x x V V C kC x kC x kC x V x V i m x k x x --+??---=+++ ?

---????

-?=-==-???--??

即：

121

(1,2,.....1)(1)1Ai Ai Ai x i m x x -+-==---

化简后：11

1111Ai Ai

Ai Ai x x x x -+--=-- 即：

111

01011

1111Ai Ai Ai Ai

Ai Ai Ai Ai Ai Ai

Ai Ai x x x x x x V x x V x x k x k x -++-++--=

----=

可见这时：1

(1,2,.....1)Ri Ri V V i m +==-

上式表示：当一级不可逆反应时，各级的体积相等时，总反应体积最小。

3－7 理想流动反应器的组合与反应器体积比较一、理想流动反应器的组合

工业生产中为了满足工艺要求，常常将理想反应器组合起来，构成理想流动反应器的组合。各种组合方式如图所示：

当反应温度相同，流量、初始浓度及各反应器体积相同，进行一级不可逆反应，考察各种反应器组合所能达到的出口浓度。 a ．00

0121/2

A A Af R C C C V k k

V τ=

=++ b.

100

11(1)A Af R

A A R

A Af R C C V k V C C V k V C C V k V =

010

()111R

A k A A Af

R V C exp k V C e C C V V k k

V V ττ

--==

=+++ d.101k k Af A A e C C e

C k τ

--==+

e.000()(2)/2

Af A A V C C exp k

C exp k V τ=-=-

化学反应工程第一章习题答案

第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B ?C A+C ? D (2)A+2B ?C B+C ?D C+D →E (3)2A+2B ?C

A+C ?D 解 (1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22 B A 1B C 22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程习题第7章答案

第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下： 1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。 2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。解：无因次准数M 的物理意义通过液膜传递速率液膜内的化学反应速率增大因子β的物理意义为速率单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率液膜内有化学反应时通液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。解：气模液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L

化学反应工程第三章

第三章理想流动反应器概述按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相应的反应器为间歇反应器和流动反应器。对于间歇反应器，物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是相同的，经历的反应时间也是相同的。对于流动反应器，物料不断地加入反应器，又不断地离开反应器。考察物料在反应器内的流动状况。有的物料正常的通过反应器，有的物料进入反应器的死角，有的物料短路（即近路）通过反应器，有的物料在反应器内回流。在流动反应器中物料的流动状况不相同，造成物料浓度不均匀，经历的反应时间不相同，直接影响反应结果。物料在反应器内的流动状况看不见摸不着。人们采用流动模型来描述物料在反应器内的流动状况。流动模型分类如下：理想流动模型流动模型非理想流动模型特别强调的是，对于流动反应器，必须考虑物料在反应器内的流动状况；流动模型是专指反应器而言的。第一节流动模型概述 3－1 反应器中流体的流动模型平推流模型全混流模型

一、物料质点、年龄、奉命及其返混 1.物料质点物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。 2.物料质点的年龄和寿命年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器开始到某一时刻，称为年龄。寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反应器开始到离开反应器的时间。 3.返混（1）返混指流动反应器内不同年龄质点间的混合。在间歇反应器中，物料同时进入反应器，质点的年龄都相同，所以没有返混。在流动反应器中，存在死角、短路和回流等工程因素，不同年具的质点混合在一起，所以有返混。（2）返混的原因 a.机械搅拌引起物料质点的运动方向和主体流动方向相反，不同年龄的质点混合在一起； b.反应器结构造成物料流速不均匀，例如死角、分布器等。造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中，不可避免的存在工程因素，而且带有随机性，所以在流动反应器中都存在着返混，只是返混程度有所不同而已。

化学反应工程第二章

第二章均相反应动力学基础均相反应均相反应是指参予反应的各物质均处同一个相内进行化学反应。在一个相中的反应物料是以分子尺度混合的，要求： ①必须是均相体系 (微观条件) ②强烈的混合手段 (宏观条件) ③反应速率远小于分子扩散速度一、计量方程反应物计量系数为负，生成物计量系数为正。计量方程表示物质量之间关系，与实际反应历程无关；计量系数只有一个公因子；用一个计量方程表示物质量之间关系的体系称为单一反应，反之称为复合反应。二、化学反应速率单位时间、单位反应容积内组分的物质的量（摩尔数）的变化称之为该组分的反应速率。反应物：生成物：对于反应三、化学反应速率方程 r 是反应物系的组成、温度和压力的函数。 3 2223NH H N =+032223=--N H NH A A A dn r Vd d t C dt =- =-R R R dn r Vdt dC dt == A B S R A B S R αααα+=+S A B R A B S R r r r r αααα= = = A A A B r [k (T)][f( C ,C ,)] =

有两类；双曲函数型和幂函数型。 k-化学反应速率常数； a(b)-反应级数。 (1)反应级数 (i) 反应级数与反应机理无直接的关系，也不等于各组份的计量系数； (ii) 反应级数表明反应速率对各组分浓度的敏感程度； (iii) 反应级数是由实验获得的经验值，只能在获得其值的实验条件范围内加以应用。 (2)反应速率常数k [k]: s -1 ·(mol/m 3)1-n E ：是活化能，把反应分子“激发”到可进行反应的“活化状态”时所需的能量。 E 愈大，通常所需的反应温度亦愈高，反应速率对温度就愈敏感。 k 0 —指前因子,其单位与反应速率常数相同； E — 化学反应的活化能,J/mol ； R — 气体常数,8.314J/(mol .K)。 a b A A B r kC C =2 2 2 0.5 12H Br HBr HBr Br k c c r c k c = + exp[]E k k RT =-01 ln ln E k k R T =-? lnk 1/T

化学反应工程第三章答案

3 釜式反应器 3.1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应： 325325+→+CH COOC H NaOH CH COONa C H OH 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）（1）当反应器的反应体积为1m 3时，需要多长的反应时间？（2）（2）若反应器的反应体积为2m 3，，所需的反应时间又是多少？解：（1）002220 00001()(1)110.95169.6min(2.83) 5.60.0210.95 ===?---= ?=?-??Af Af X X A A A A A A A A A A A dX dX X t C C R k C X kC X h (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 。 3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应： 223222+→++CH ClCH OH NaHCO CH OHCH OH NaCl CO 以生产乙二醇，产量为20㎏/h ，使用15%（重量）的NaHCO 3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h ，要求转化率达到95%。（1）（1）若辅助时间为0.5h ，试计算反应器的有效体积；（2）（2）若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h 每小时需氯乙醇：0.326680.5 91.11/0.9530%?=?kg h 每小时需碳酸氢钠：0.326684 190.2/0.9515%?=?kg h 原料体积流量： 091.11190.2 275.8/1.02+= =Q l h 氯乙醇初始浓度：00.32661000 1.231/0.95275.8?==?A C mol l 反应时间： 02000110.95 2.968(1) 5.2 1.23110.95===?=-?-??Af Af X X A A A A B A A dX dX t C h kC C kC X 反应体积：0(')275.8(2.9680.5)956.5=+=?+=r V Q t t l

化学反应工程第三章答案

3 釜式反应器 3、1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应: 325325+→+CH COOC H NaOH CH COONa C H OH 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） (1) 当反应器的反应体积为1m 3时,需要多长的反应时间？（2） (2) 若反应器的反应体积为2m 3,,所需的反应时间又就是多少？解:(1)002220 00001()(1)110.95 169.6min(2.83)5.60.0210.95 ===?---=?=?-? ?Af Af X X A A A A A A A A A A A dX dX X t C C R k C X kC X h (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 。 3、2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应: 223222+→++CH ClCH OH NaHCO CH OHCH OH NaCl CO 以生产乙二醇,产量为20㎏/h,使用15%(重量)的NaHCO 3水溶液及30%(重量)的氯乙醇水溶液作原料,反应器装料中氯乙醇与碳酸氢钠的摩尔比为1:1,混合液的比重为1、02。该反应对氯乙醇与碳酸氢钠均为一级,在反应温度下反应速率常数等于5、2l/mol 、h,要求转化率达到95%。（1） (1) 若辅助时间为0、5h,试计算反应器的有效体积; （2） (2) 若装填系数取0、75,试计算反应器的实际体积。解:氯乙醇,碳酸氢钠,与乙二醇的分子量分别为80、5,84 与 62kg/kmol,每小时产乙二醇:20/62=0、3226 kmol/h 每小时需氯乙醇:0.326680.5 91.11/0.9530%?=?kg h 每小时需碳酸氢钠:0.326684 190.2/0.9515%?=?kg h 原料体积流量:091.11190.2275.8/1.02+==Q l h 氯乙醇初始浓度:00.32661000 1.231/0.95275.8?==?A C mol l 反应时间: 02000110.95 2.968(1) 5.2 1.23110.95===?=-?-??Af Af X X A A A A B A A dX dX t C h kC C kC X 反应体积:0(')275.8(2.9680.5)956.5=+=?+=r V Q t t l （2） (2) 反应器的实际体积: 956.512750.75= ==r V V l f

化学反应工程第一章习题参考答案

2010级第一章习题参考答案 1-1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇:空气:水蒸气＝2:4:1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。试计算：（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成解一：（1）由（1-17）式得反应的选择性为： 0.629 Y S0.961196.11% X0.720 ==== （2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为设甲醇的转化率为 A P 醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A=n A0(1-X A)=7.672 mol n P=n A0Y P=18.96 mol n C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W=n W0+n P+2n C=38.30 mol n O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 mol n N=n N0=43.28 mol 解二：（1）根据定义：目的产物收率 L A Y= A 消耗于主产物上的关键组分的量进入反应系统的的初始量目的产物选择率 L A S= A 消耗于主产物上的关键组分的量转化了的关键组分的量反应物的转化率 A A A x 转化了的关键组分的量＝进入反应系统的的初始量转化率、收率和选择率的关系Y=S A x 已知：x CH3OH = 72% Y HCHO = 69.2% 则 % 11 . 96 % 72 % 2. 69 3 = = = OH CH HCHO x Y S

化学反应工程原理第二版(华东理工大学版)第三章答案

解：01A A A x c kt x = - 把数据代入得100.2m in A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+- （式A ）把x A =0.75和t=10min 代入解得1 0.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25 所以，转化率应为1 3-3 解：设反应动力学方程为：n A A dc kc dt -= 则()()11 0111n n A A x n c kt ---=+-，且c A0=1 因此有 ()()() ()1110.811810.91118 n n n k n k ---=+--=+- 解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -1 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。 2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式： ()0000001A A A B B A A R A A S S A A c c x c c c x c c x c c c x =-=-==+ 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 ()6 2 7.9310 10.220.1 2.58A A A dx x x dt -=-?-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为 () 0.356 20 7.9310 10.220.1 2.58A A A dx t x x -= ?-+? 上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈ 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 V R =51.9m 3

2012 化学反应工程(第三版化学工业出版社)期末复习题

化学反应工程复习题一．选择题 1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( ) Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应 2．可逆吸热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( ) Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应 3.不可逆反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( ) Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应 4．当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调增加时，收率顺序： A、间歇釜＜多个连续釜串联＜单一连续釜 B、多个连续釜串联＞间歇釜＞单一连续釜 C、间歇釜＞单一连续釜＞多个连续釜串联 D、间歇釜＞多个连续釜串联＞单一连续釜5．当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调下降时，收率顺序： A、间歇釜＜多个连续釜串联＜单一连续釜 B、多个连续釜串联＞间歇釜＞单一连续釜 C、间歇釜＞单一连续釜＞多个连续釜串联 D、间歇釜＞多个连续釜串联＞单一连续釜 6、正常动力学，转化速率-RA随XA增加而降低。 A、多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。 B、多釜串联比单釜有利，总反应体积大于单釜体积。 C、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。 D、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。 7、反常动力学，转化速率-RA随XA增加而增加。 A、多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。 B、多釜串联比单釜有利，总反应体积大于单釜体积。 C、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。 D、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积大于串联釜的总体积。 8、下列叙述正确的是（） A、对于可逆吸热反应，反应速率随XA的变化升高而升高 B、对于可逆放热反应，反应速率随XA的变化升高而升高 C、对于可逆吸热反应，存在最佳温度Top D、对于可逆放热反应，存在最佳温度Top 9、下列叙述正确的是（） A、对于可逆吸热反应(温度一定)，反应速率随XA的变化升高而降低 B、对于可逆放热反应(温度一定) ，反应速率随XA的变化升高而升高 C、对于可逆吸热反应，存在最佳温度Top D、对于可逆放热反应，不存在最佳温度Top 1. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指传质 2. 一级连串反应，在平推流反应器中，为提高目的产物的收率，应k2/k1。（增高或降低）。 3. 停留时间分布的两个函数间的关系是停留时间在0～∞间的物料占总物料的分率应为。 4. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比0时为反应器，而当∞时则相当于反应器。 5. 若一级反应的反应速率rA采用kmol/（m3·s）为单位，浓度采用kmol/m3为单位，则k 的单位为，若反应速率以kmol/(kg·s)表示，则k的单位为 6. 如果将管式反应器出口的产物部分返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为

化学反应工程复习题

《化学反应工程原理》复习思考题第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。第四章理想管式反应器

1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。

化学反应工程第二版课后答案

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案

华东版 3-1 解：01A A A x c kt x = - 把数据代入得1 00.2min A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+- （式A ）把x A =0.75和t=10min 代入解得1 00.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25 所以，转化率应为1 3-3 解：设反应动力学方程为：n A A dc kc dt -= 则() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+-，且c A0=1 因此有()()()()1110.8118 10.91118 n n n k n k ---=+--=+- 解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -1 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。 2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式： ()0000001A A A B B A A R A A S S A A c c x c c c x c c x c c c x =-=-==+ 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 ()62 7.931010.220.1 2.58A A A dx x x dt -=-?-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为 () 0.35 62 7.931010.220.1 2.58A A A dx t x x -=?-+? 上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈ 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然

化学反应工程作业答案

3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？解： A B C D +=+ A A B r k C C =?? 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x 000A A A A A A n n n x n n --?= = 000 B B B B B B n n n x n n --?== ∵ 00A B n n = ， A B n n ?=? ， ∴ A B C C = t=0 Af x A A a dx C r ? =020 Af x A A A dx C k C ?? =01(1)A Af kC x --0 1A k C =169.6 min t 与反应体积无关。 ∴31m 、所需反应时间均为169.6min 3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？解：对于平推流反应器： 1ln 1Af k x τ=- 0 B v v τ= 对于全混流反应器： '' 1Af Af x k x τ= - 0 R v v τ= ∴ 1ln 1Af x -=' 1Af Af x x -=2.3 ∴ ' Af x =0.697

3-6 已知某均相反应，反应速率2 ,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？ (1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。（2）一个0.253m 的全混流反应器，后接一个0.253m 的平推流反应器。（3）一个0.253m 的平推流反应器，后接一个0.253m 的全混流反应器。（4）两个0.253m 的平推流反应器串联。解：（1） 0R v v τ== 3 0.251027.14 ?=35mm ，设转化率为12,f f x x 12011 (1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 2222 1221 (1)(1)f f A f f x x k C x x τ= ?--=1.64 ∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-?= （2） 00.251000 7.14 R V V τ?= ==35min 12011 (1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 221221 1.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=?=-- ∴ 20.62 f x = 12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026

陈甘棠版化学反应工程第三章习题

1、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( ) 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 2、在间歇反应器中进行等温二级反应A →B，当 s l mol C r A A ? = -/ 01 .02 时，求反应至所需时间t为多少秒. A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 3、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. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间 4、空间时间的定义是（） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 5、返混的定义是（） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 6、反应器的类型不同，则( )也将有不同。 A．反应动力学B．传递特性 C．反应的相态D．反应的可逆性 7、平推流反应器中诸参数不随（）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 8、等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( ) A．V1(dQ g/dt) B (dQ r/dt)<(dQ g/dt) C (dQ r/dt)=(dQ g/dt) D 二者没有关系 12、全混流反应器中有个稳定的定常态操作点。（B）

化学反应工程基本概念

第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括（动力学方程式、物料横算式子、热量衡算式、动量衡算式和参数计算式） 4. 所谓控制体积是指（能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为（分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为（非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为（P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。求：（1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式（2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需，而在340K 时达到同样的转化率仅需，求该反应的活化能E 。第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。

化学反应工程第二章解析

第二章均相反应动力学基础均相反应均相反应是指参予反应的各物质均处同一个相内进行化学反应。在一个相中的反应物料是以分子尺度混合的，要求： ①必须是均相体系 (微观条件) ②强烈的混合手段 (宏观条件) ③反应速率远小于分子扩散速度一、计量方程反应物计量系数为负，生成物计量系数为正。计量方程表示物质量之间关系，与实际反应历程无关；计量系数只有一个公因子；用一个计量方程表示物质量之间关系的体系称为单一反应，反之称为复合反应。二、化学反应速率单位时间、单位反应容积内组分的物质的量（摩尔数）的变化称之为该组分的反应速率。反应物：生成物：对于反应三、化学反应速率方程 r 是反应物系的组成、温度和压力的函数。 3 2223NH H N =+0 32223=--N H NH A A A dn r Vd d t C dt =- =-R R R dn r Vdt dC dt == A B S R A B S R αααα+=+S A B R A B S R r r r r αααα= = = A A A B r [k (T)][f( C ,C ,)] =

有两类；双曲函数型和幂函数型。 k -化学反应速率常数； a(b)-反应级数。 (1)反应级数 (i) 反应级数与反应机理无直接的关系，也不等于各组份的计量系数； (ii) 反应级数表明反应速率对各组分浓度的敏感程度； (iii) 反应级数是由实验获得的经验值，只能在获得其值的实验条件范围内加以应用。 (2)反应速率常数k [k]: s -1·(mol/m 3)1-n E ：是活化能，把反应分子“激发”到可进行反应的“活化状态”时所需的能量。 E 愈大，通常所需的反应温度亦愈高，反应速率对温度就愈敏感。 k 0 —指前因子,其单位与反应速率常数相同； E— 化学反应的活化能,J/mol ； R — 气体常数,8.314J/(mol .K)。 a b A A B r kC C =222 0.512H Br HBr HBr Br k c c r c k c = + 0exp[]E k k RT =-01 ln ln E k k R T =-?ln k lnk 0 slop=-E/R 1/T

化学反应工程 第三章

化学反应工程第一章习题答案

化学反应工程习题第7章答案

化学反应工程 第三章

化学反应工程第二章

化学反应工程第三章答案

化学反应工程第三章答案

化学反应工程第一章习题参考答案

化学反应工程原理第二版(华东理工大学版)第三章答案

2012 化学反应工程(第三版化学工业出版社)期末复习题

化学反应工程复习题

化学反应工程第二版课后答案

化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案

化学反应工程作业答案

陈甘棠版化学反应工程第三章习题

最新化学反应工程第二章

化学反应工程基本概念

化学反应工程第二章解析

化学反应工程第三章

化学反应工程第三章