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时间:2020-01-13
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1、1.串联-平行反应A+B==R,A+R==S,原料中各组分的浓度为CA0=2.0mol/L,CB0=4.0mol/L,CR0=CS0=0,在间歇反应器中恒容操作一定时间后,得到CA=0.3mol/L,CR=1.5mol/L,计算此时组分B和S的浓度。解:在恒容条件下:ΔCA1=CB0-CB;ΔCA2=CS;CR=(CB0-CB)-CS;CA0-CA=ΔCA1+ΔCA2得到:CS=(CA0-CA-CR)/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1mol/LCB=CB0-CR-CS=4.0-1.5-0.1=2.4mol/L在等温恒容条件下进行下列气相反应:A→2R其反应速率方程为,
2、试推导:(1)以A组分转化率xA表示的反应速率方程;(2)以总压P表示的速率方程。假定原料组分为50%A和50%惰性气体,气体为理想气体。解:(1)(2)δA=(2-1)/1=1yA0=0.5n=n0(1+yA0δAxA)=n0(1+0.5xA)xA=2n/n0-2=2P/P0-2某气相恒容反应在400K时的速率式为:MPa/h,(1)试问反应速率常数的单位是什么?(2)若速率式写成kmol/(m3·h),试问此反应的速率常数为多少?解:(1)反应速率常数的单位:(h·MPa)-1(2)m3/(kmol·h)在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应,分别求出转化率由0至
3、0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。解:在间歇反应器`中:0级反应:1级反应:2级反应:,,,液相自催化反应A==B的速率方程为mol/(L·h),在等温间歇釜中测定反应速率,CA0=0.95mol/L,CB0=0.05mol/L,经过1小时后可测得反应速率最大值,求该温度下的反应速率常数k。解:CB=CA0+CB0-CA=1-CA反应速率最大时:得到CA=0.5mol/L对反应速率式积分得到,代入数据得到k=2.944L/(mol·h)在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为CA0,转化率为xA,当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度为,
4、转化率为。CA0(1-xA)n1-(1-xA)n在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为CA0,转化率为xA,当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度为,转化率为。在间歇反应器中进行等温二级反应A==B,反应速率:当CA0分别为1、5、10mol/L时,分别计算反应至CA=0.01mol/L所需的时间。解:在间歇反应器中可视为恒容反应可视为:当CA0=1mol/L时,t=9900s当CA0=5mol/L时,t=9950s当CA0=10mol/L时,t=9990s等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A==B+C,在5min内有50%的A分解,要达到
5、分解率为75%,问需多少反应时间?若反应为2级,则需多少反应时间?解:一级反应:二级反应:对于气相反应:A→3P其反应速率方程为-rA=kCA,在一平推流反应器中进行等温恒压反应。已知反应器体积为V,原料体积流量为v0,初始浓度为CA0。试推导:其反应器设计方程,并以A组分转化率xA表示成易积分的形式。假定原料为纯A,气体符合理想气体。解:δA=(3-1)/1=2yA0=1等温恒压:v=v0(1+yA0δAxA)=v0(1+2xA)对于气相反应:A→3P其反应速率方程为-rA=kCA,试推导在恒容条件下以总压P表示的反应速率方程。假定原料为50%A和50%惰性组分,气体符合理想气
6、体。解:在恒容条件下δA=(3-1)/1=2yA0=0.5n=n0(1+yA0δAxA)=n0(1+xA)xA=n/n0-1=P/P0-1在一全混流反应器中进行下列一级不可逆串联反应:目的产物为P,反应器体积为V,体积流量为v0,进料为纯A组分,浓度为CA0。(1)各组分的浓度表达式;(2)导出产物P的总收率、选择性表达式;(3)导出产物P浓度达到最大所需的空时,即最优空时。解:全混流反应器中对A组分作物料衡算k1k2APS对P组分作物料衡算:P的总收率:P的总选择性:P的浓度达到最大需满足:得到最优空时:某一级气相反应A==2P,反应速率常数k=0.5min-1,按下
7、列条件进行间歇恒容反应,1min后反应器内的总压为多少?反应条件:(1)1atm纯A;(2)10atm纯A;(3)1atmA和9atm惰性气体。解:一级反应:δA=(2-1)/1=1n=n0(1+δAyA0xA)=n0(1+yA0xA)P=P0(1+yA0xA)1atm纯A:yA0=1P=P0(1+yA0xA)=1.393atm10atm纯A:yA0=1P=P0(1+yA0xA)=13.93atm1atmA和9atm惰性气体:yA0=0.1P=P0(1+yA0xA)=10.393
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