反应工程复习

发布 2022-01-10 18:51:28 阅读 7952

1. 乙酸酐发生水解,反应温度25℃,k=0.1556 min-1,采用三个等体积的串联全混流釜进行反应,每个釜体积为1800 cm3,求使乙酸酐的总转化率为60%时,进料速度。

解:初始浓度为,离开第一釜为,依次为、。

对第二釜对于等体积釜串联同理 ∴τ2.3(min)

2.反应a → b为n级不可逆反应。已知在300k时要使a的转化率达到20%需12.6分钟,而在340k时达到同样的转化率仅需3.20分钟,求该反应的活化能e。

解: 即达20%时式中m为常数∴ e=29.06(kj/mol

3. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应,已知在操作温度下要求出口xa=0.9,计算该操作最优容积比和总容积v。

解: 代入。

总容积。4.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应,假定各釜的容。

积和操作温度都相同,已知此时的速率常数k=0.92h-1,原料液的进料速度=10m3/h,要求最终转化率0.9,试求v1、v2和总容积v。

解:对于一级不可逆反应应有。

代入得。整理得。

总容积。5.在间歇釜中一级不可逆反应,液相反应a → 2r,kmol/m3·h,k=9.

52×109exp[-7448.4/t] h-1,2.3 kmol/m3,60,0,若转化率0.

7,装置的生产能力为50000 kg产物r/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积?(用于非生产性操作时间t0=0.

75 h)

解:反应终了时r的浓度为。

6. 现有一有效容积为0.75m3的搅拌釜反应器,其内设置有换热面积为5.

0m2的冷却盘管。欲利用改反应器来进行a→r的一级不可逆的液相反应,其速率常数,反应热,原料液中a的浓度,但不含反应产物r。此原料液的密度ρ=1050g/l;定压比热(j/g·℃)要求原料液的进料流率为,反应器出口的反应液中。

总传热系数u=209.2(kj/m2·h·℃)所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度t0。

解:1)计算反应温度t根据。

1气相基元反应a+2b→2p在30℃和常压下的反应速率常数kc=2.65×104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程,即(ra)=kppapb2,求kp=?

(假定气体为理想气体)

解。2有一反应在间歇反应器中进行,经过8min后,反应物转化掉80%,经过18min后,转化掉90%,求表达此反应的动力学方程式。

解。}\\frac}}\kc_)_frac\\frac=\\frac\\\kc_)_frac\\frac=\\frac\\\假设正确,动力学方程为\\\frac}=kc_^'altimg': w':

248', h': 209'}]

3反应a(g) +b(l)→c(l)气相反应物a被b的水溶液吸收,吸收后a与b生成c。反应动力学方程为:ra=kcacb。

由于反应物b在水中的浓度远大于a,在反应过程中可视为不变,而反应物a溶解于水的速率极快,以至于a在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m3时c的生成量。已知k=1m3kmol-1hr-1,cb0=3kmol·m-3,ca饱和=0.

02 kmol·m-,水溶液流量为10m3hr-1。

解。=kc_c_\\begin&\\end由已知条件,c_与c_均为常数\\_=1×0.02×3=0.

06kmolm^hr^\\反应时间即液相在反应器中的停留时间τ=\frac}hr^}=0.5hr\\\c的生成量n_=0.06kmolm^hr^×0.

5hr×5m^=0.15kmol', altimg': w':

528', h': 120'}]

1 考虑反应,其动力学方程为[=\frac\\frac}=k\\frac}',altimg': w': 180', h': 46'}]试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。

解。&a&p&p_\\t=0&n_&0&\\p_&0&p_\\t=t&n_&3\\beginn_n_\\end&\\p_&3\\beginp_p_\\end&3p_2p_\\end\\\p_=\frac\\begin3p_p_\\end\\begin&\\endn_=\frac3p_p_\\endv}\\dn_=\fracdp_\\frac\\frac\\fracdp_\\end}=k\\frac3p_p_\\endv}}\frac}=\begin3p_p_\\end', altimg': w':

364', h': 415'}]

2 反应[+2no→n_+2h_o', altimg': w': 190', h': 23'}]在恒容下用等摩尔h2,no进行实验,测得以下数据。

求此反应的级数。

解。}=k_p_^\begin&\\endp^dp_=k_dt\\\left<\\begin\\end\ight>',altimg': w':

285', h': 74'}]对\\ln p_作图,得直线', altimg': w':

225', h': 27'}]y = a + b * x

3 在全混流反应器中进行如下等温液相反应:

a的初始浓度为2.5kmol·m-3,a和c的出口浓度分别为0.45和0.75kmol·m-3。假设进口物流中不含b、c、d,反应时间为1250sec,求:

1. 出口物流中b和d的浓度;2k1和k2 。

\\\每消耗2个a生成1个c,生成c所消耗的a为2×0\uffff\\left<\\begin\\end\ight>',altimg': w': 434', h': 45'}]

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。

解。由ca-cb=42.4可知反应应按下列方式a+b→产物进行。

设为二级反应。

}=kc_c_',altimg': w': 119', h':

46'}]积分得:[c_}ln\\fracc_}c_}'altimg': w':

177', h': 49'}]以[c_}\ln \\frac}}'altimg': w':

119', h': 49'}]对t作图若为直线,则假设正确。由ca0-cb0=42.

4整理得数据如下:

线性回归:y = a + b * x

t+0.01166', altimg': w': 255', h': 25'}]

m^kmol^s^\\frac}=1.0898×10^c_c_',altimg': w': 274', h': 78'}]

5 丁烷在700℃,总压为0.3mpa的条件下热分解反应:c4h10→2c2h4+h2(a) (r) (s)起始时丁烷为116kg,当转化率为50%时[}=0.

24mpas^',altimg': w': 188', h':

50'}]求此时[},frac},\frac}',altimg': w': 141', h':

50'}]

解[}=2\\begin\\frac}\\end=2×0.24=0.48mpas^',altimg': w': 360', h': 54'}]

}=\frac}\\frac}=\frac×0.24=0.8s^',altimg': w': 335', h': 58'}]

6 在间歇搅拌槽式反应器中,用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯,反应式为:

cooh+c_h_oh\\oversetso_}ch_cooc_h_+h_obegina\\endb\\endr\\ends\\end', altimg': w': 522', h':

72'}]

反应物配比为:a(mol):b(mol)=1:

4.97,反应在100℃下进行。a转化率达50%需要时间为24.

6min,辅助生产时间为30min,每天生产2400kg醋酸丁酯(忽略分离损失),计算反应器体积。混合物密度为750kg·m-3,反应器装填系数为0.75。

解。&\\enda+b→r+s\\\m_ 60 74 116\\\r产量2400/24=100kghr\\left<\\begin\\end\ight>',altimg': w':

279', h': 68'}]

7 反应a+b→r+s,已知vr=0.001m3,物料进料速率v0=0.5×10-3m3min-1,ca0=cb0=5mol·m3,动力学方程式为ra=kcacb,其中k=100m3kmol-1min-1。

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vr=0.001m3,可达到的转化率为多少?

已知k=1m3kmol-1hr-1,cb0=3kmol·m-3,ca饱和=0.02kmol·m-3,水溶液流量为10m3hr-1。

解。平推流。

}}=frac}\\int_^}frac}(\frac}1)\\x_=1\\frackc_}}1\\frac}=0.5', altimg': w':

421', h': 139'}]全混流[}}fracc_}}fracc_}c_}=frac}=4\\\v_=v_τ=0.5×10^×4=2×10^m^',altimg':

w': 371', h': 74'}]

1) [fracc_}}fracc_}c_}=fracx_}^begin1x_\\end^}\v_=0.001m^=\fracx_}1x_\\end^}\1=\\frac}1x_\\end^}\begin&\\endx_=0.3820', altimg':

w': 327', h': 177'}]

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