合工大反应工程期末考试计算题部分

合工大反应工程期末考试计算题部分 （0）今有变摩尔气相反应A＋B→C，求膨胀因子δA。另，假如进行等压反应，初始物料中A与B的摩尔比为12，试计算，当A物质的转化率达到60％时，反应体系的体积变为初始体积的多少倍 解δA＝1－（1＋1）＝－1 由公式可知 即，变为初始体积的0.8倍。 （1）某反应 2，测得的试验结果如下 时间 9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4 1000 2000 B生成量 4.2 23.64 34.8 49.08 80.64 106.68 120 120 求该反应的反应级数与速率常数。 解将数据加以处理如下表，从而可作图，如下图。 图中得到一条直线，可见，该反应为1级不行逆。 时间 9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4 /％ 96.5 80.3 71.0 59.1 32.8 11.1 -0.0356 -0.2194 -0.3425 -0.5259 -1.1147 -2.1982 从图中可以求得其斜率为 于是， 可见 （2）在某反应器中进行等温恒容一级不行逆反应，脉冲试验数据如下 时间（） 0 5 1 0 浓度（g 3） 0 3 5 5 4 2 1 0 0 1，用表格的形式给出Et 与Ft； 2，求停留时间介于10～15之间的物料所占的分率； 3，试求平均停留时间、空时、空速、与方差、。 4，假设在同样的空时下，用全混流反应器，转化率可达0.8，试用多级模型计算该反应器能达到的转化率。 解1 ＝（1） 数据计算结果如下 时间（） 0 5 1 0 浓度（g 3） 0 3 5 5 4 2 1 0 0 Ｅt 0 0.03 0.05 0.05 0.04 0.02 0.01 0 0 Ft 0 0.15 0.4 0.65 0.85 0.95 1.00 1.00 1.00 2、0.65-0.4＝0.25 3、平均停留时间 方差与无因次方差分别为 空时＝15分钟，空速＝0.067分-1，或0.0011秒-1 4，模型参数 对于全混流反应器 ，即，故＝0.267；或 转化率 （3）某气固相非催化反应，固体呈活塞流。颗粒组成（按体积）半径为50微米的颗粒占40％，100微米的颗粒占30％，200微米的颗粒占30％。已知三种粒度完全反应时间分别为5分钟、10分钟、20分钟。 试应用缩芯模型 1，推断此反应的限制步骤（讲出理由）。 2，分别计算反应时间为8分钟、10分钟、20分钟时固体的转化率。 3，假如要求固体物料转化率达到98％，计算所须要的反应时间。 解 1， 由题给数据，发觉如下规律 5分钟10分钟20分钟＝50微米100微米 200微米 即 可见属于动力学限制。 2， 这时，缩芯模型公式简化为，即 8分钟后，， 10分钟后，， 20分钟后，， 3， 由2的结果知，要求固体转化率达到98％，须要的时间必定大于10分钟，这时，就只剩下最大的颗粒了。 或，设最大颗粒的转化率为，则有 ，解得 （4）一级不行逆液相反应A→P，活化能83140 ，反应温度 150℃。在体积为的等温平推流反应器中可达转化率 0.6。 1，若将反应改在150℃的间歇反应器中中进行。为使转化率能达到 0.6，若k＝0.916 1，求间歇反应器所需的反应时间。 2，若将反应改在150℃的全混流反应器（体积为）中，为使转化率能达到 0.6，求体积之比 3，为使1，该全混流反应器的温度应作如何改变 4，采纳等体积的平推流与全混流串联（总体积为）操作，则转化率可达多少 解解令 由题意，知 即 1， 2， 由，知， 3， 在另一温度t下，必需满意 t温度下全混流体积与活塞流相等，故知， 以上两式相除得 解得℃ 4， 这时反应器体积为原体积的一半，故 由 得 故 （5）在常压下，在氧化铬/氧化铝催化剂上，丁烷脱氢反应为一级不行逆反应。 反应在装有直径为0.4的球形催化剂的固定床反应器中等温进行，催化剂的比表面积为100m2，颗粒密度为1.2g3，有效扩散系数为，床层空隙率ε为0.5， 530℃时反应速率常数为0.303/m2s。 1，求13体积床层所包含的催化剂内表面积 2，计算内扩散有效因子 3，假设外扩散阻力可忽视不计，给出以单位床层体积为基准的宏观动力学方程式。 1，（m23） 2， （＝0.120） 3，外扩散阻力忽视不计， （6）在绝热固定床催化反应器中进行某氧化反应，入口温度为度420 ℃，入口气体A浓度为7％（％）。出口气体的温度为590℃，出口气体A的浓度成为2.1％（％），在床层内三点Ａ、Ｂ、Ｃ进行测定。 1.测得Ａ点温度为620℃，你认为是否正确为什么 2.测得Ｂ点转化率位80％，你认为是否正确为什么 3.测得Ｃ点转化率位50％，经一再检验结果正确无误，估算Ｃ点温度 解1.由于反应器为绝热操作，反应放热，反应器内温度不行能大于出口温度，因此测量有误。 2 （7－2.1）/ 7＝0.7 , 80％不正确。 3. 由绝热温升，知，得 故所求的C点温度＝540.2℃ 8 / 8