1、1-5,循環(huán)操作,，原料分離回收循環(huán)操作，,甲醛初始濃度10%（質(zhì)量比），出反應(yīng)器1.6%，丁炔二醇 初濃度0，出口濃度7.65%，求,第1章 緒論,2-4,間歇反應(yīng)器：CA0和xA相同（T1=20時(shí)，反應(yīng)時(shí)間t1=8d；T2=120 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間t2=10min），試估算 Ea,第2章 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),2-5,C2H4二聚反應(yīng)：(1) T=200，Ea=156.9 kJ/mol； C2H6二聚反應(yīng)：(2) T=200，Ea=104.6 kJ/mol。為使反應(yīng)速率加倍，要提高多少溫度？,（1）,（2）,若使反應(yīng)速率提高一倍，活化能愈大，所需提高的溫度愈小,2-6,反應(yīng)溫度上升10，反應(yīng)速率加倍

2、，Ea與T之間的關(guān)系？ 當(dāng)T1(K)=300、400、600、800和1000K時(shí)，求Ea,3-1,間歇反應(yīng)器，n=2，t1=5min時(shí)，轉(zhuǎn)化率xA=50%; 若要xA=75%，需增加多長時(shí)間？,第3章 理想間歇反應(yīng)器,3-2,n=1，等溫，證明xA=99.9%時(shí)所需反應(yīng)時(shí)間是xA=50%時(shí)所需反應(yīng)時(shí)間的10倍,等溫時(shí)，k 一定,3-3,n=1/2，10 min后xA=0.75, 30 min后轉(zhuǎn)化率xA=?,xA2無解,假設(shè)xA=1時(shí)，時(shí)間為t3,30 min后反應(yīng)物A完全轉(zhuǎn)化，xA=100%,3-4,間歇反應(yīng)器，cA0=1mol/L，t=8min后，xA=0.8；t=18min后，xA=0

3、.9，求該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系？,n=2,在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行二級(jí)反應(yīng) ，反應(yīng)速率為 當(dāng) 分別為1，5，10 mol/L時(shí)，求反應(yīng)到 =0.01 mol/L時(shí)，所需反應(yīng)時(shí)間。并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。,3-8,對(duì)于二級(jí)反應(yīng)，若1/CA1/CA0 ， 反應(yīng)時(shí)間t與反應(yīng)物初始濃度無關(guān)。,生物化工中胰蛋白原轉(zhuǎn)化成胰蛋白酶時(shí)， 在間歇反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得不同溫度下反應(yīng)速率于某時(shí)刻 達(dá)到最大值,3-10,在間歇釜式反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng) ，測(cè)得二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)： ，計(jì)算當(dāng) 1和5時(shí)，轉(zhuǎn)化率分別為0.5，0.9，0.99時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。,3-12,當(dāng)C B0 /C A0 = 越大，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需

4、的時(shí)間越短； 當(dāng)C B0 /C A0 不變時(shí)，隨x A 的增大，所需t 增大，且 x A 越高，t 增加越快,在3-12題中，若 時(shí)，用擬一級(jí)反應(yīng)方程式處理，其計(jì)算結(jié)果與按二級(jí)反應(yīng)處理相比較。 當(dāng)cB0/cA0=5時(shí)，二級(jí)反應(yīng)可做擬一級(jí)反應(yīng)處理 。,3-13,可逆一級(jí)液相反應(yīng) ，已知 。當(dāng)此反應(yīng)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，經(jīng)過8 min A的轉(zhuǎn)化率是33%，而此時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率為66.7 %。此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程 。,3-20,*例3-8（p27）化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題,可逆反應(yīng) ，已知 。已知210oC時(shí)， 求在該溫度下所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)化率為多少？若要使 ，則需采取何種措施？,3-21,若要使xA=

5、0.9，可以降溫或者移除產(chǎn)物。,有一簡(jiǎn)單反應(yīng)，原料A，產(chǎn)物P，實(shí)驗(yàn)測(cè)得下列數(shù)據(jù)，已知 試求平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率常數(shù),3-22,代入數(shù)據(jù)，求平均值,在等溫間歇釜式反應(yīng)器中進(jìn)行下列液相反應(yīng)： A和B的初濃度均為2kmol/m3,P為目的產(chǎn)物，試計(jì)算反應(yīng)為2h的A的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物P的收率。,3-23*,有一平行反應(yīng)串聯(lián)液相反應(yīng)： 在間歇反應(yīng)器中，開始時(shí)溶液中含有A的濃度 及過量的B，得到如下數(shù)據(jù)： 試問: 的比值為多少？間歇反應(yīng)器中P的最大濃度為多少？并求此時(shí)A的轉(zhuǎn)化率,3-26*,丙烷熱裂化為乙烯的反應(yīng) ，反應(yīng)在772oC等溫條件下進(jìn)行，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式為 式中k=0.4h-1，若采用理想管式反應(yīng)

6、器，p=0.1MPa,進(jìn)料流量 ，當(dāng)轉(zhuǎn)化率 =0.5時(shí)，求所需反應(yīng)器的體積,4-4,第4章 理想管式反應(yīng)器,四氟乙烯是制造聚四氟乙烯所用的擔(dān)體，可將一氯二氟甲烷進(jìn)行熱分解得到 若在0.10133 MPa，700 oC等溫條件下，用直徑為100 mm的管式反應(yīng)器進(jìn)行分解純的一氯二氟甲烷，其流量為0.4 kmol/min ，試計(jì)算分解率為0.8時(shí)所需的管長。已知反應(yīng)為一級(jí)，700 oC時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)k=0.97s-1,4-5,在一活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行下列反應(yīng)： 反應(yīng)均為一級(jí)，已知 。A的最大進(jìn)料量為3 ,且不含P與S。試計(jì)算P的最大收率和總選擇性以及達(dá)到最大收率時(shí)所需反應(yīng)器的體積,4-15,4-2

7、3*,常壓法生產(chǎn)稀硝酸時(shí)，離開快速冷卻器的氣體組成是：NO為9%， NO2為1%， O2為8%，其余均為N2等惰性氣體（摩爾分率）。此氣體浸入氧化塔。在0.10133MPa，20的等溫條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)： 反應(yīng)終點(diǎn)要求NO2 : NO=5，已知入塔氣體流量為10000m3/h，氧化塔中反應(yīng)體積可用下式計(jì)算： 式中：VR反應(yīng)器體積，m3； G氣體質(zhì)量流量，kg/s； y單位質(zhì)量氣體的NO2摩爾量 ； k反應(yīng)速率常數(shù)1.4104 m3/(kmol s)(20)。 試求反應(yīng)器體積是多少？,考慮1kmol氣體進(jìn)入反應(yīng)器，并設(shè)在反應(yīng)器某一位置生成的NO2為x kmol，得：,該位置處體積流量,在出口處要

8、求NO2 : NO=5，則：,5-2,液相反應(yīng)，反應(yīng)速率： ， CSTR中，,xA=0.5，若CSTR體積擴(kuò)大6倍，其他條件不變，此時(shí)xA=?,第5章 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器,5-3,一級(jí)反應(yīng)，150等溫PFR中xA=0.6；若用同樣大小CSTR，處理量不變，要使xA=0.7，問此時(shí)CSTR該在什么溫度下操作？（Ea=83.7 kJ/mol),反應(yīng)器體積不變，處理量不變，則 不變,5-5,一級(jí)反應(yīng)，Ea=83.7 kJ/mol，反應(yīng)溫度150，PFR中進(jìn)行時(shí)，其體積為Vp，改用CSTR，其體積為VM，說明Vp/VM表達(dá)式。若xA為0.6和0.9，為使VM與Vp相同，則CSTR應(yīng)在什么溫度下進(jìn)行？,

9、Vp=VM,T2=468K,5-8,某液相反應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得濃度反應(yīng)速率數(shù)據(jù)如下：,CSTR，cA0=2 mol/L，當(dāng)出口濃度cAf為0.6 mol/L,0.8 mol/L, 1 mol/L時(shí)，0=120 L/min，求所需VR？并討論計(jì)算結(jié)果,類似于自催化反應(yīng),5-9,一級(jí)反應(yīng)，VR=300 L，cA0=3.2 kmol/m3，k=0.08 s-1 ， xA=98.9%，求反應(yīng)物A的處理量。 （1）間歇操作，輔助時(shí)間15min； （2) 反應(yīng)器為CSTR，將結(jié)果與（1）比較； （3）A的濃度增加一倍，其他條件不變，結(jié)果如何？,由于返混的影響，若要獲得相同的 轉(zhuǎn)化率，CSTR的平均停留時(shí)間較大，生

10、產(chǎn)能力較小。,由（1）、（2）可見，v0與反應(yīng)物的初始濃度無關(guān)，所以A的濃度增加一倍，結(jié)果不變,（1）,（2）,（3）,5-12,體積為VR的反應(yīng)器中進(jìn)行液相等溫反應(yīng)，反應(yīng)速率:,（1）CSTR，xAf=0.5，改為同體積PFR，此時(shí)xAf=? （2） CSTR，xAf=0.5，若反應(yīng)器增大10倍，此時(shí)xAf=? （3）若反應(yīng)為零級(jí)，求（1)、（2）的計(jì)算結(jié)果。 （4）若反應(yīng)為一級(jí)，求（1)、（2）的計(jì)算結(jié)果。,（1）,k、,不變,（2）,（3）,（4）,n=0,由于,n=1,k、,不變,k、,不變,5-16*,循環(huán)流動(dòng)反應(yīng)器，自催化反應(yīng)， cA0=1 mol/L，k=1 L/(mols)，進(jìn)

11、料流率v=1 L/s，循環(huán)比分別為3，0， ，求xA=0.98的反應(yīng)器體積。,當(dāng)R=3時(shí),R=0，即平推流反應(yīng)器情況,由于進(jìn)料中沒有產(chǎn)物，該反應(yīng)無法啟動(dòng)，所以V= 。,當(dāng)R= 時(shí)，即連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的情況,*例5-4（p118） 化學(xué)反應(yīng)工程原理,5-20,證明：兩釜串聯(lián)中進(jìn)行一級(jí)反應(yīng)，一定轉(zhuǎn)化率下，兩釜體積相同，則其總體積為最小。,轉(zhuǎn)化率一定，則cA0/cA2為定值,設(shè),將上式對(duì)cA1求導(dǎo)，可得,將 代入上式，可得：,當(dāng)且僅當(dāng) ，反應(yīng)器體積最小,此時(shí),第6章 反應(yīng)過程中的混合現(xiàn)象及其對(duì)反應(yīng)的影響,6-6,固相反應(yīng) ，測(cè)得停留時(shí)間分布 如圖6-4：已知： ， 求xA?,6-7,CSTR，液固

12、相反應(yīng)，產(chǎn)物為固相，反應(yīng)為一級(jí)，已知 ， 固體顆粒平均停留時(shí)間為100/min，求： （1）平均轉(zhuǎn)化率； （2）若轉(zhuǎn)化率低于30%為不合格，試估計(jì)不合格產(chǎn)品所占百分率； （3）若改用2個(gè)等體積CSTR串聯(lián)（總體積不變），估算不合格產(chǎn)品百分率。,（1）,（2）,（3）,6-8,今有硫鐵礦焙燒反應(yīng)，已知該反應(yīng)為動(dòng)力學(xué) 控制， t為反應(yīng)時(shí)間， 全部反應(yīng)所需時(shí)間 。 設(shè)反應(yīng)過程中氣相組成不變，離子停留時(shí)間 分布如圖6-5，求平均轉(zhuǎn)化率xA?,第7章 化學(xué)反應(yīng)過程的優(yōu)化,7-3,自催化反應(yīng) ，其反應(yīng)速率方程為 ，進(jìn)料A的初濃度 ，要求達(dá)到最終轉(zhuǎn)化率為0.99。為使反應(yīng)器體積最小，擬用一個(gè)CSTR和一個(gè)P

13、FR組合。進(jìn)料流量 ，速率常數(shù) ，問應(yīng)如何組合兩個(gè)反應(yīng)器？中間轉(zhuǎn)化率？反應(yīng)器總體積？,自催化反應(yīng)：CSTR+PFR,CSTR:,PFR：,7-6,已知分解反應(yīng)為： 25 ： 求：（1）該溫度下，為使產(chǎn)物P收率最大，應(yīng)選用什么反應(yīng)器？ （2）所選反應(yīng)器中，cP,max？,平行反應(yīng)，主反應(yīng)級(jí)數(shù)低，CSTR,（1）,（2）,7-7,有一液相反應(yīng) ，其反應(yīng)速率方程為 現(xiàn)有CSTR和PFR各一個(gè)，體積均為0.7 m3，試問以下三個(gè)方案中，哪個(gè)最好？為什么？ （1）CSTR后串聯(lián)PFR； （2）PFR后串聯(lián)CSTR； （3）CSTR和PFR并聯(lián)。,（1）,（2）,等摩爾反應(yīng)：,先CSTR：,再PFR：,先

14、PFR：,再CSTR：,（3）,CSTR與PFR并聯(lián),第二個(gè)方案較好。,7-9,一級(jí)不可逆反應(yīng)： 。已知： ，反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料體積流量為0.142 m3/min，進(jìn)料組成為， 對(duì)于產(chǎn)物P 的最大收率，下列反應(yīng)器中哪個(gè)比較優(yōu)？請(qǐng)說明原因。 （1）單個(gè)CSTR，體積為 ； （2）兩個(gè)CSTR串聯(lián)，每個(gè)體積為0.142 m3； （3）兩個(gè)CSTR并聯(lián)，每個(gè)體積為0.142 m3； （4）單個(gè)PFR，體積為0.284 m3。,（1）,（2）,對(duì)第二個(gè)CSTR中物料P做物料衡算：,兩個(gè)CSTR并聯(lián)，同（1）,（4）,（3）,單個(gè)PFR,7-26,對(duì)平行反應(yīng) 其中P為目的產(chǎn)物，在等溫操作中證明： （1）采用CSTR，則 ； （2）采用PFR，則 。,（1）,（2）,CSTR：,PFR：,7-30,CSTR反應(yīng)器中，復(fù)雜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)已測(cè)定，已知 ，進(jìn)料體積流量v和出口濃度如下： （1）判斷反應(yīng)類型； （2）求動(dòng)力學(xué)方程式。,（1）,（2）,隨著cA濃度的減