[工学]反应工程1_2章答案.pptVIP

主 目 录 第一章: 绪论 第二章: 反应动力学基础 第三章: 釜式反应器 第四章: 管式反应器 第五章: 停留时间的分布与反应器流动模型 第六章: 多相体系中的化学反应与传递现象 第七章: 多相催化反应器的设计与分析 习题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 习题1.1解题思路 （1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性 （2）设进入反应器的原料量为100??，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：?????组分????????????????摩尔分率??????????????????摩尔数?根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数?、?和?。并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。 习题1.1答案 (1)?反应选择性?(2) 反应器出口?气体组成：  习题1.2 工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下： 习题1.2 由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组分变为液体即为粗甲醇。不凝组分如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。下图是生产流程示意图。 习题1.2 习题1.2 粗甲醇的组成为CH3OH??89.15％，（CH3）2O??3.55％，C4H9OH??1.10％??H2O??6.20％，均为质量分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1?kg粗甲醇而言，其溶解量为：CO2?9.82g，CO?9.38g，?H2?1.76g，??CH4?2.14g，N2?5.38g。若循环气体与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1）一氧化碳的单程转化隆全程转化率；（2）甲醇的单程收隆全程收率 习题1.2解题思路 （1）以新鲜原料气进料流量100??为基准，首先计算出进料原料组成，如下表：组成????????相对分子质量???摩尔分数???????/?????质量分数?/%进料的平均相对分子质量?。经冷凝分离后的气体组成，亦即放空气体的组成如下：??????组分??????????相对分子质量??????????????摩尔分数?????????冷凝分离后气体平均相对分子质量：?设放空气体流量为?；粗甲醇的流量为?。对整个系统物料衡算求得?反应后产物?摩尔流量?，利用全程转化隆单程转化率的定义即可求得CO的全程转化率?和单程转化率?。 习题1.2解题思路 （2）甲醇的收率。????首先，计算产物粗甲醇所溶解的气体总量，再求得粗甲醇中甲醇的含量，按收率定义式进一步计算出甲醇的全程收率Y和单程收率y。 习题1.2答案 (1)?一氧化碳的全程转化率X=83.48% 单程转化率 x=16.18% (2)甲醇的全程收率?Y=79.24% 单程收率 y=15.36% 习题2.1 在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前?的含量为12.23％（质量分率），混合物的密度为1g/ml,反应物?的相对分子质量为88。在等温常压下不断取样分析，测得组分?的浓度随时间变化的数据如下： 习题2.1 反应时间?/h???? 1.0????2.0????3.0????4.0????5.0????6.0????7.0????8.0????9.0 CA?/(mol?h）0.9???0.61???0.42???0.28???0.17???0.12???0.08???0.045???0.03 试求反应时间为3.5h的?的水解速率。 习题2.1解题思路及答案 利用反应时间与组分?的浓度变化数据，先作出 ＣＡ～t的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率?α。再由 rA=-dCA/dt求得水解速率。 答案：?水解速率 习题２.２ 在一管式反应器中等温下进行甲烷化反应： 习题２.２ 习题２.２解题思路 习题２.２答案 习题２.３ 习题2.3 （1）以反应体积为基准的速率常数kv；（2）以反应相界面积为基准的速率常数ks；（3）以分压表示反应物系组成时的反应速率常数kp；（4）以摩尔浓度表示反应物系组成时的反应速率常数kc?。 习题2.3解题思路 利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。注意题中所