化学反应工程作业(3次0318)

1、自催化反应A+P→2P的速率方程为：?rA=kcAcP，k=l mkmolmin，原料组成为含A

-3

-3

A0

P0

P

3-1-1

13%，含P 1%（摩尔百分数），且c+c= l kmol·m，出口流中c= 0.9 kmol·m，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=V/V)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与

R

0

全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 2、A进行平行分解反应，其速率式为

↗R r=1 kmol·mmin

R

-3

-1

A →S r=2c kmol·mmin

S

A

-3-1

↘T r=c kmol·mmin

T

A

-3-1

其中R是所要求的目的产物，c=1kmol·m。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大

A0

-3

的c为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。

R

3、均相气相反应A→3P，服从二级反应动力学。在0.5MPa、350℃和V0=4mhr下，采

3

-1

3-1

用—个25mm内径，长2m的实验反应器，能获得60％转化率。设计一个工业平推流反应器，当处理量为320mhr，进料中含50%A，50%惰性物料时，在2.5MPa和350℃下反应，为获得80%的转化率．求需用25mm内径，长2m的管子多少根? 4、.平行液相反应

A→P r=1

P

A→R r=2c

R

A

A→S r=c

S

2

A-3

-3

已知c=2kmol·m，c=0.2kmol·m，求下列反应器中，c最大为多少?

A0

Af

P

(1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，c=1

A1

kmol·m。

5、一级不可逆连串反应，

-3

-3

, k =0.25hr，k=0.05hr，进料流率V为1mhr，

1

2

0

3

-1-13-1

c=1kmol·m，c=c=0。试求：采用两个V=1m的全混流反应器串联时，反应器出口产

A0

B0

C0

R

物B的浓度。

1、在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A→P，已知进料中含A 30% （摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s -1 ，动力

学方程式为?r A =0.27c A mol·m -3 s -1 为了达到95％转化率，试求： (1) 所需空速为多少? (2) 反应器容积大小? 2、液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m 3 全混流反应器（CSTR，MFR， 连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol·m -3 ，体积流量为1m 3 hr -1 ，出 口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。 半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？ （提示：切断进料前为全混流反应器，切断进料后为间歇反应过程） 3、 反应A+B→R+S，已知V R =0.001m 3 ，物料进料速率V 0 =0.5×10 -3 m 3 min -1 ， c A0 =c B0 =5mol·m 3 ，动力学方程式为?r A =kc A c B ，其中k=100m kmol min 。求：(1)反应 在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口 转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V B 3 -1 -1 R =0.001m ，可达到的转化率为 多少? 3 4、A和B在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应级 数和反应速度常数。 时间/s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 ∞ c A /kmol·m -3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4 c B /kmol·m B -3 56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0 （请用坐标纸绘图。提示：c A-c B =42.42kmol·m -3）

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