反应工程习题课内容.docxVIP

第一次习题课（1-3） 一、填空： 以浓度 c 、mol 分率 y 和分压 p 表示的反应速率式中，反应速率常数为 k 、k 及 k ，k 与 k 的关系 i i i ? RT ?? ? ?? c y p c y 为 , p ? ? ? k ; k 与 k 的关系为 k ? RT k c ? p ? y c p c p ln R ～1/T 直线，有时在高温区发生转折或弯曲，其原因可有是：采用的速率方程不合适，或反应机理发生了变化。 三种方式的的反应速率表达式： r ? a r ? p r （ —比外表面积， —堆密度）。 a pA V A b A a p 二、在间歇式反应器中进行等温二级、一级、0 级均相反应，分别求出转化率由0～0.9 所需时间与转化率由 0.9～0.99 所需时间之比。 A BB A解：设转化率由0～0.9 所需时间为 t ，转化率由0.9～0.99 所需时间 t ，则转化率由0.9～0.99 所需的反应时间为（ A B B A 对二级反应： ?1 1 ? x ? ? t K c ?1? A ? x x A ? Ao ? A ? 0.1 t ? t 1 1 ? x ? 1 1 ? x ? ?B A K c ? 1? B ? ? ? K c ?1? B ? 对一级反应： x x ???Bo B Bo B ? ? ? 1 ln 1 At A t ? t ? K 1 ? xA 1 1 1 1 ? 1 B A ln ? ln 对零级反应： K 1 ? x c t  B Ao x K 1 ? x B AK A A t ? t ? ? 10 c c B A Ao x K B x K B 三、在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率 rA=0.01cA2mol/l.s; 当 CAo 分别为 1、5、10mol/l 时,求反应 CA =0.01 mol/l 时所需的反应时间分别为 9900、9980、9990 解：CAo=1 mol/l 时 PAGE PAGE 4 PAGE PAGE 5习题课 1 ? 1 1 ? 1 ? 1 1? ?AOt ? ? ? ? ? ? ? ? ? 9900.s ? AO CAo=5 mol/l 时 k c A c ? 0.01 ? 0.01 1? t ?1 ? t ? ? ? 1 ? ? 9980 s ?0.01 ? 0.01 5 ? ? CAo=10 mol/l 时 ??t ? 1 ? 1 ? 1 ? ? 9990S ? ? 0.01 ? 0.01 10 ? 四、某反应化学计量式为 1/2A+B=R+1/2S A B其速率方程式-rA=2c 0.5c 如计量式写成，A+2B=2R+S 速率式是什么? A B 五、在一均相等温液相聚合反应中，单体的初始浓度为0.04 mol/l 和 0.08 mol/l 时，在 34 分钟单体均消失20%，问单体的消失速率是多少？ 解：因消失速率与浓度无关，所以此反应为一级反应 ?dc ? 即： dt ? kc c cln ? kt c ?ln c c ?1 o ?? k.34 ? 0.2 o ? k ? ? ln 0.8 34 dC ? 0.00657 min?1 ??r ? dt ? 0.00657Cmol / min P58(e.3.1 e.3.4 e.3.6) e.g.用间歇式反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为 CHCOOH ? C 2 H OH ? CH 5 COOEt ? H O 3 2 A B R S 原料中反应组分的质量比为A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度等于1020kg/m3，并假定在反应过程中不 变，每批装料、卸料及清洗等辅助操作为1h，反应在 100℃下等温操作，其反应速率方程如下： r ? k A 1 ?c c A B c c R S / K ? 1100℃时， k 1 ? 4.76 ?10?4 l / mol.min ,平衡常数 K=2.92。 计算乙酸转化 35%时所需反应体积。 根据物料性质、反应器填充系数取0.75，则反应器实际体积是多少？ 采用连续釜式反应器生产，计算所需体积。 ？解：（1）首先计算原料处理量 Qo 根据题给条件，可算出每小时乙酸需用量 12000 ? 16.23kmol / h 88 ? 24 ? 0.35 式是 88 为乙酸乙酯的分子量，由于原料中乙酸：乙醇：水=1：2：1.35，所以 1+2+1.35=4.35kg 原料器中合 1kg 乙酸，由此可求单位时间的原料器量。 16.23 ? 60 ? 4.35 1020 式中 60