内容发布更新时间 : 2024/12/23 6:07:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

计算题

1. 反应物A，按二级反应动力学方程式恒温分解，在间歇操作釜式反应器中5min后转化率为50%，试问在该反应器中转化75%的A物质，需要增加多少分钟？（10min）

将二级反应动力学方程与BR恒温恒容的基础设计式联立推导得反应时间与转化率的关系式。

解题思路 2. 在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应2h后，转化达到99.9%。若将反应器放大，选用一个连续操作釜式反应器进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留时间为2h，试计算该反应的最终出口转化率。（87.35%）

解题思路 3. 在连续操作釜式反应器进行某一级可逆反应，操作条件

下测得化学反应速率常数为k1=10h-1 , k2=2h-1 ,在反应物料A中不含有B，其进料量为10m3/h，当反应的转化率达到50%时，平均停留时间和反应器的有效体积各为多少？（0.125h；1.25m3）

解题思路 4. 四个体积相同的连续釜式反应器串联操作，进行液相反应，其动力学方程式为(-rA)=0.6cAmol/L·h，反应物A的初始浓度cA0=1mol/L，物料在反应系统中平均停留时间为4小时，试用图解法求最终转化率。（90%）

解题思路 5. 有一等温连串反应：在两个串联的连续操作釜式

反应器中进行。每个釜的有效体积为2L，加料速度为1L/min，反应物A的初始浓度cA0=2mol/L，两个釜在同一温度下操作。k1=0.5min-1 , k2=0.25min-1，试求第一釜和第二釜出口物料浓度。（第一釜：cA1=1mol/L，cR1=0.67mol/L，cS1=0.33mol/L；第二釜：cA2=0.5mol/L，cR2=0.78mol/L，cS2=0.72mol/L）

解题思路 6. 在一恒温间歇操作操作釜式反应器中进行某一级液相不可逆反应，13min后反应转化掉70%，今若把此反应移到连续操作管式反应器或连续操作釜式反应器中进行，为了达到相同的转化率，所需的空时、空速各为多少？（连续操作管式反应器中，τ=13min，SV=0.076min-1；连续操作釜式反应器中，=25.2min，SV=0.0397min-1；））

解题思路 7. 555K，0.3MPa下，在连续操作管式反应器中进行反应A→P。已知进料中含有30%A（mol%），其余为惰性物料，加料流量为6.3molA/s，动力学方程式为(-rA)=0.27cAmol/(m3·s)，为了达到95%的转化率，试求：（1）所需的空速为多少？

（SV=0.0901min-1）；（2）反应器有效体积。（VR=3.656m3）

解题思路 8. 醋酐按下式水解为醋酸：(CH3CO)2O＋H2O→2CH3COOH，实验测定该反应为一级不可逆反应（-rA）=kcA，在288K时，反应速率常数k为0.0806min-1。现设计一理想反应器，每天处理醋酐水溶液14.4m3,醋酐的初始浓度cA0为95mol/m3,试问(1)当采用连续操作釜式反应器, 醋酐转化率为90%时，反应器的有效体积是多少？（1.12m3）(2)若用连续操作管式反应器，转化率不变，求反应器有效体积。(0.286m3)(3)若选用两个体积相同的连续操作釜式反应器串联操作，使第一釜醋酐转化率为68.4%，第二釜醋酐转化率仍为90%，求反应器总有效体积。(0.536m3)

解题思路 9. 进料浓度cA0=1mol/L的纯A溶液以v0=10L/min的流量流经有效体积为10L的连续操作管式反应器，发生一级反应，k=0.01min-1，求所达的出口转化率。若为二级反应，

k=0.01L/mol.min，则出口转化率又为多少？（一级反应为1%；二级反应为0.99%）

解题思路 10. 乙烷裂解反应C2H6→C2H4＋H2在连续操作管式反应器中进行。生产平均操作压力为318.5kPa，操作温度为1073K，实验测得反应速度常数k=1.18kmol/(m3·kPa·s)，已知进料质量流速为100kg/(m2·s)，裂解稀释水蒸汽用量占进料气体体积的25%。试计算当乙烷转化率为65%时反应管长。（133.3m）

解题思路 11. 在连续操作釜式反应器中进行一均相液相反应A→P,(-rA)=kcA2,转化率为50%. i.

如果反应器体积为原来的6倍,其它保持不变,则转化率为多少?（75%） ii.

如果是体积相同的管式反应器,其它保持不变,则转化率为多少?（66.7%）

解题思路 复习与思考题

1. 气固相催化反应器有哪几类？各有什么特点？ 2. 固定床反应器分为哪几种类型？其结构有何特点？

3. 试述绝热式和换热式气固相催化固定床反应器的特点，并举出应用实例。

4. 试述对外换热式与自热式固定床反应器的特点，并举出应用实例。

5. 如何根据化学反应热效应的情况选择不同型式的固定床反应器？

6. 何谓固定床的一维模型、二维模型，简述其特点。 7. 何谓固定床的拟均相模型、非均相模型，简述其特点。 8. 如何计算dv、da、ds、φs、ε、Δp等固定床催化反应器的物理参数？

9. 固定床催化反应器的床层空隙率ε的定义、影响因素是什么？为什么ε是固定床反应器的重要特性参数？ 10. 流体在固定床反应器中的流动特性是什么？

11. 何谓催化剂有效系数η？如何用其判断反应过程的控制步骤？

12. 固定床对壁给热系数αt的传热推动力是什么？αt与哪些因素有关？αt与空管中流体对管壁的给热系数有何区别？ 13. 解释下列参数：空速SV、催化剂空时收率SW、催化剂负荷SG，并说明三者的区别。

14. 固定床反应器的计算方法有哪些？各有什么特点？ 15. 如何运用经验法计算出固定床的催化剂用量、床高、床径？