发布时间 : 星期三 文章反应工程考试习题库及答案更新完毕开始阅读ce4e53fc846a561252d380eb6294dd88d0d23d2e
43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。
44.对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
2r?kCR1A45.对于反应，，E1；rS?k2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提高产
物的收率？
k10rRk10e?E1/RTSR??C?eA?E2/RTrSk20ek20答：对于平行反应
E2?E1RTCA，所以，当E1＞E2时应尽可能提高
反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。
46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m3〃h，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h-1，CA0?2.3 kmol/m3，MR?60，CR0?0，若转化率xA?0.7，装臵的生产能力为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
CR?2CA0xA?3.22(kmol/m3)
t?CA0?xA0dxA1xAdxA11???lnkCAk01?xAk1?xA
.4??7448k?9.52?109exp????0.92273?50?? t?11ln?1.31(h)0.921?0.7
VCRMR50000?t?t024
V?50000?2.06?22.2(m3)24?3.22?60
CH = CH2(A) + CH2 = CHCOOCH3(B)COOCH3(C)47.
CH2 = CH该反应在全混流反应器
中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为0.5 m3/h，丁二烯和丙烯酸
CB0?184 甲酯的初始浓度分别为CA0?96.5 mol/m3，mol/m3，催化剂的浓度为CD?6.63 mol/m3。
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速率方程?rA?kCACD，式中k=1.15×10-3 m3/mol〃ks，若要求丁二烯转化率为40%。求：1）反应器的体积V； 2）容积效率η。 解：1） A + B → C
?rA??dCA?kCACD?kCA0(1?xA)CDdt ??CA0xACA0xAxA???rAkCA0(1?xA)CDk(1?xA)CD对于全混流反应器 ∵
∴∵
??
0.4?87.4(ks)?24.28(h)1.15?10?(1?0.4)?6.63
?3??Vv0 v0?0.5m3/h
3∴V??v0?24.28?0.5?12.14m
2）在分批式反应器内的反应时间为
t?CA0?xA0dxA1??rAkCD?0.40dxA?67(ks)1?xA
??t??67?0.76687.4
48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m3〃h，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h-1，CA0?2.3 kmol/m3，MR?60，CR0?0，若转化率xA?0.7，装臵的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率?？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h） 解：（1）进料速度v0
?CR?2CA0xA
?v0CR?2CA0v0xA?5000024?MR
以CA0?2.3,xA?0.7,MR?60
v0?50000/(24?60?2?2.3?0.7)?10.78m3/h （2）反应器有效容积V
????V?xAVCA0xA??v0kCAk(1?xA) v0xA?27.34m3k(1?xA)
xA0(3)
t?CA0?dxA1xAdxA11???lnkCAk01?xAk1?xA
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.4??7448k?9.52?109exp????0.92273?50?? t?11ln?1.31(h)0.921?0.7
??t??1.13?0.5162.54
49. 现有一有效容积为0.75m3的搅拌釜反应器，其内设臵有换热面积为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
.9??1?5525k?1.0788?109exp??(h)?J/molA，原料液中A的浓度T??，反应热(??Hr)?20921CA0?0.2mol/l，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热CP?2.9293v?3m/h，反应器出口的反应液中CA?0.04mol/l。0（J/g〃℃）。要求原料液的进料流率为
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
CA1?CA01?k?
(k?CA0?1)CA0.220.75?1)()?180.043
5525.9]T
??(根据
k?1.0788?109exp[?T?308.6K
2）
T0?T?V(?rA)(??Hr)?UA(T?Tm)]v0?cP
18?0.04?0.75?20921?209.2?5?(308.6?298.16)?297.4K3?1050?2.929
2CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度
T0?308.6?50. (CH3CO)2 (A) + H2O(B)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v0。
解：初始浓度为CA0，离开第一釜为CA1，依次为CA2、CA3。
∵
?1?CA0?CA1(?rA)1 (?rA)1?kCA1
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∴
?1?CA0?CA1C11?A1??xA1?1?kCA1CA01?k?11?k?1
CA21?对第二釜CA11?k?2
对于等体积釜串联?1??2??
CA211??xA2?1?2CA0(1?k?)(1?k?)2
同理
xA3?1?1(1?k?)3
∴τ=2.3（min）
v0?V??1800?782.6(cm3/min)2.3
51. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，
k?0.92(h?1),?0?10m3h,xA?0.9,试计算N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。
xA,N?1?1(1?k?i)N
解：利用
N(个) 1 2 3
V（m） 97.8 47.0 37.6 若采用分批式
1111ln?ln?2.503ht?k1??A0.921?0.9
3t??VB,其中?为N?1时V
97.8?9.78h10
???VB?2.503?97.8?25.03m39.78
52.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v0=10m3/h，要求最终转化率xA?0.9，试求V1、V2和总容积V。 解：对于一级不可逆反应应有
?(1)?rA1???xA1?xA1??11???2?kCA0(1?xA1)?kCA0(1?xA1)
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