PAGE34PAGE1第一章習(xí)題有一反應(yīng)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)8min后，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉80％，經(jīng)過(guò)18min后，轉(zhuǎn)化掉90％，求表達(dá)此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式。解在間歇攪拌槽式反應(yīng)器中，用醋酸與丁醇生產(chǎn)醋酸丁酯，反應(yīng)式為：反應(yīng)物配比為：A(mol):B(mol)=1:4.97，反應(yīng)在100℃下進(jìn)行。A轉(zhuǎn)化率達(dá)50％需要時(shí)間為24.6min，輔助生產(chǎn)時(shí)間為30min，每天生產(chǎn)2400kg醋酸丁酯（忽略分離損失），計(jì)算反應(yīng)器體積?；旌衔锩芏葹?50kg·m-3，反應(yīng)器裝填系數(shù)為0.75。解反應(yīng)(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在間歇反應(yīng)器中15℃下進(jìn)行。已知一次加入反應(yīng)物料50kg，其中(CH3CO)2O的濃度為216mol·m-3，物料密度為1050kg·m-3。反應(yīng)為擬一級(jí)反應(yīng)，速率常數(shù)為k=5.708×107exp(?E/RT)min-1，E=49.82kJ·mol-1。求xA=0.8時(shí)，在等溫操作下的反應(yīng)時(shí)間。解在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相反應(yīng)A→P，已知第二章習(xí)題平行液相反應(yīng)A→PrP=1A→RrR=2cAA→SrS=cA2已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-3，求下列反應(yīng)器中，cP最大為多少?平推流反應(yīng)器；(2)全混流反應(yīng)器；(3)兩相同體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)，cA1=1kmol·m-3。解自催化反應(yīng)A+P→2P的速率方程為：?rA=kcAcP，k=lm3kmol-1min-1，原料組成為含A13%，含P1%（摩爾百分?jǐn)?shù)），且cA0+cP0=lkmol·m-3，出口流中cP=0.9kmol·m-3，計(jì)算采用下列各種反應(yīng)器時(shí)的空間時(shí)間(τ=VR/V0)。(1)平推流反應(yīng)器；(2)全混流反應(yīng)器；(3)平推流與全混流反應(yīng)器的最佳組合；(4)全混流反應(yīng)器與一分離器的最佳組合。解

第三章習(xí)題有一有效容積VR=1m3，送入液體的流量為1.8m3hr-1的反應(yīng)器，現(xiàn)用脈沖示蹤法測(cè)得其出口液體中示蹤劑質(zhì)量濃度變化關(guān)系為：t/min01020304050607080c/kg·m-3036543210求其停留時(shí)間分布規(guī)律，即F(t)，E(t)，，解示蹤法求停留時(shí)間分布規(guī)律t/minc/kg·m-3∑cF(t)E(t)t·ct2c000000010330.1250.01253030020690.37500.02501202400305140.58330.02081504500404180.750.01671606400503210.8750.01251507500602230.95830.00831207200701241.00.0042704900800241.0000∑248033200請(qǐng)將習(xí)題一中停留時(shí)間分布規(guī)律用對(duì)比時(shí)間θ作變量，求F(θ)，E(θ)，，。解在習(xí)題一的反應(yīng)器中進(jìn)行A→D反應(yīng)，已知cA0=25mol·m-3，動(dòng)力學(xué)方程為?rA=0.05cAmol·m-3min-1，請(qǐng)分別用：(1)凝集流模型；(2)多級(jí)混合槽模型；(3)平推流模型；(4)全混流模型。計(jì)算出口物料中A組分的轉(zhuǎn)化率。解（1）凝集流模型t/minc/kg·m-3∑cF(t)0000010330.1250.11890.0758220690.3750.22620.09197305140.58330.17930.04649404180.750.13650.02256503210.8750.09740.01026602230.95830.06170.00415701241.00.02940.00126800241.00∑240.2525(2)多級(jí)混合槽模型：(3)PFR模型：(4)CSTR模型：用題一的條件，采用軸向擴(kuò)散模型，計(jì)算其Pe值與出口物料中A組分的轉(zhuǎn)化率。解設(shè)E(θ)、F(θ)分別為某流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布密度函數(shù)和停留時(shí)間分布函數(shù)，θ為對(duì)比時(shí)間。若反應(yīng)器為PFR，試求：(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(0.8)，(e)E(1.2)若反應(yīng)器為CSTR，試求：(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(0.8)，(e)E(1.2)若反應(yīng)器為一非理想流動(dòng)反應(yīng)器，試求(a)F(∞)，(b)F(0)，(c)E(∞)，(d)，(e)解(1)對(duì)PFR，F(xiàn)(1)=1，E(1)=∞，F(xiàn)(0.8)=0，E(0.8)=0，E(1.2)=0(2)(3)第四章習(xí)題乙炔與氯化氫在HgCl2活性炭催化劑上合成氯乙烯：其動(dòng)力學(xué)方程式可有如下幾種形式：(1)(2)(3)(4)試說(shuō)明各式所代表的反應(yīng)機(jī)理和控制步驟。解：（1）（2）（3）（4）丁烯在某催化劑上制丁二烯的總反應(yīng)為：若反應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：分別寫出a，c為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程；寫出b為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程，若反應(yīng)物和產(chǎn)物的吸附都很弱，問(wèn)此時(shí)對(duì)丁烯是幾級(jí)反應(yīng)。解：（1）：a控制步驟時(shí)（1）對(duì)b：令則(2)對(duì)c：令則(3)由(3)代入(2)得：由得（2）c控制步驟時(shí)由a，令，則由b由得b為控制步驟：當(dāng)吸附很弱時(shí)，則對(duì)丁二烯是一級(jí)反應(yīng)。第五章習(xí)題異丙苯在催化劑上脫烷基生成苯，如催化劑為球形，密度為ρP=1.06kg·m-3，空隙率εP=0.52，比表面積為Sg=350m2g-1，求在500℃和101.33kPa，異丙苯在微孔中的有效擴(kuò)散系數(shù)，設(shè)催化劑的曲折因子τ=3，異丙苯?苯的分子擴(kuò)散系數(shù)DAB=0.155cm2s-1。解在硅鋁催化劑球上，粗柴油催化裂解反應(yīng)可認(rèn)為是一級(jí)反應(yīng)，在630℃時(shí)，該反應(yīng)的速率常數(shù)為k=6.01s-1，有效擴(kuò)散系數(shù)為De=7.82╳10-4cm2s-1。，試求顆粒直徑為3mm和1mm時(shí)的催化劑的效率因子。解什么是宏觀反應(yīng)速率的定義式？什么是宏觀反應(yīng)速率的計(jì)算式？?jī)烧哂泻萎愅看鸲x式計(jì)算式?RA=η(?rAS)兩者都反映了宏觀反應(yīng)速率與本征反應(yīng)速率之間的關(guān)系。顆粒內(nèi)實(shí)際反應(yīng)速率受顆粒內(nèi)濃度、溫度分布影響，用定義式是難于計(jì)算的。計(jì)算式將過(guò)程概括為顆粒表面反應(yīng)速率與效率因子的關(guān)系，而效率因子通過(guò)顆粒內(nèi)擴(kuò)散及濃度、溫度分布的規(guī)律是可以計(jì)算的，從而得到總體顆粒的宏觀速率。

第六章習(xí)題在一總長(zhǎng)為4m的填充床中，氣體以2500kg·m-2hr-1的質(zhì)量流率通過(guò)床層。床層體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為0.45，氣體密度為2.9kg·m-3，其粘度為1.8╳10-5kg·m-1s-1。求床層的壓降。解Ergun方程在鋁催化劑上進(jìn)行乙腈的合成反應(yīng)C2H2+NH3→CH3CN+H2+92.14kJ(A)(B)(R)(S)設(shè)原料氣的體積比為C2H2:NH3:H2=1:2.2:1。采用三段絕熱式反應(yīng)器，段間間接冷卻，使各段出口溫度均為550℃，每段入口溫度也相同，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程可近似表示為：流體的平均熱容CP=128J·mol-1K-1。若要求乙腈的轉(zhuǎn)化率為92%，且日產(chǎn)乙腈20噸，求各段的催化劑量。解AADMNCB①②Tx在T?x圖上，①為平衡曲線，②為最佳溫度曲線，AMN為等轉(zhuǎn)化率曲線，指出最大速率點(diǎn)和最小速率點(diǎn)。BCD為等溫線，指出最大速率點(diǎn)和最小速率點(diǎn)。答在AMN線上，M為最大速率點(diǎn)，N為最小速率點(diǎn)在BCD線上，C為最大速率點(diǎn)，D為最小速率點(diǎn)第七章習(xí)題在流化床反應(yīng)器中，催化劑的平均粒徑為51╳10-6m，顆粒密度ρP=2500kg·m-3，靜床空隙率為0.5，起始流化時(shí)床層空隙率為0.6，反應(yīng)氣體的密度為1kg·m-3，粘度為4╳10-2mPa·s。試求：（1）．初始流化速度（2）．逸出速度（3）．操作氣速解（1）計(jì)算初始流化速度設(shè)Re小于2，（2）計(jì)算逸出速度uT=Fu，Re<10，F(xiàn)≈1uT=0.08856m?s-1（3）估算操作氣速操作氣速=(0.5-0.6)uT，取0.5，操作氣速=0.5uT=0.044m?s-1在一直徑為2m，靜床高為0.2m的流化床中，以操作氣速u=0.3m·s-1的空氣進(jìn)行流態(tài)化操作，已知數(shù)據(jù)如下：dp=80╳10-6m，ρP=2200kg·m-3，ρ=2kg·m-3，μ=1.90╳10-2mPa·s，εmf=0.5求床層的濃相段高度及稀相段高度。解計(jì)算逸出速度設(shè)2<Re<500，uT=Fu，Re<10，F(xiàn)≈1uT=0.4811m?s-1計(jì)算床層空隙率當(dāng)1<Re<200時(shí)，計(jì)算濃相段高度估算稀相段高度在2題中如果要求出口氣體中關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率為xAf=0.98，催化劑用量應(yīng)取多少？解在2題中如果將操作氣速由u=0.12m·s-1提高到0.2m·s-1，出口氣體中關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率是多少？床層高度有何變化？解床層高度的變化出口氣體轉(zhuǎn)化率的變化由于u的變化引起參數(shù)變化為

第八章習(xí)題用純水吸收CO、O2等氣體中少量的NH3，已知在操作溫度(10℃)下NH3的亨利系數(shù)HA=1.01kPa·L·mol-1；CO2，O2亨利系數(shù)HA=1.01╳105kPa·L·mol-1。試求假定NH3，CO，O2在水中即液相中傳質(zhì)系數(shù)相等，且kAG=4.05╳10-3mol·cm·kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm·s-1。氣膜和液膜阻力各為多少？應(yīng)采用哪種形式的速率式？采用化學(xué)吸收是否都可用？為什么？解對(duì)NH3氣膜和液膜阻力總阻力：347.9氣膜246.9，占71%液膜101占29%對(duì)CO，O2氣膜和液膜阻力總阻力：10100247氣膜247，占0.244%液膜1.01×107占99.76%對(duì)易溶氣體，氣膜阻力為主，化學(xué)吸收增強(qiáng)不顯著。對(duì)難溶氣體，液膜阻力為主，化學(xué)吸收增強(qiáng)顯著。在半間歇鼓泡塔中進(jìn)行苯氯化生產(chǎn)一氯化苯的反應(yīng)：Cl2(G)+C6H6(L)→C6H5Cl+HCl(A)(B)(R)為了控制副反應(yīng)，確定苯的最終轉(zhuǎn)化率為0.45。某裝置年生產(chǎn)能力為8萬(wàn)噸一氯化苯（每年以7000小時(shí)計(jì)）。反應(yīng)生成一氯化苯的選擇性SR=0.95。在操作條件下，已知DAL=7.57╳10-9m2s-1；cAI=1.03kmol·m-3；