内容发布更新时间 : 2024/12/27 23:20:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

化学反应工程 (本)

阶段练习一

一、填空

1) 化学反应工程研究目的是工业反应过程的优化。 2) 优化的技术指标有反应速率、反应选择率、能量消耗。 3) 优化的决策变量有结构变量、操作方式、工艺条件。 4) 排除一切传递过程影响的动力学称为微观动力学（或本征动力学）。 5) 包含传递过程影响的动力学称为宏观动力学（或表观动力学）。 6) 反应级数的工程意义是反应速率对组分浓度变化的敏感程度。 7) 活化能的工程意义是反应速率对温度变化的敏感程度。 8) 典型化学反应大致可分为简单反应（包括自催化反应）；可逆反应；平行反应；串连反应。

9) 理想反应器包括理想间歇反应器和理想管式反应器 10) 一级反应的重要特征是反应转化率与初浓度无关。

二、单选或多选题

⑴消除了物理过程影响的动力学称为 c 。

a.颗粒动力学

b.宏观动力学

c.本征动力学

d.床层动力学

⑵达到相同转化率所对应的 a 相同是一级反应特征的重要判据。

a. 反应时间

⑶技术指标包括 B，C，D ．

a. 收率

⑷常用的流固相反应模型包括 B，C 。

a. 全混流模型

三、图解题

n⑴简单反应A→P，(?rA)?kcA，在间歇反应器中反应。试画出下列不同级

b. 速率常数 c. 初浓度 d.残余浓度

b.能耗 c. 选择性 d.反应速率

b. 整体模型 c. 收缩未反应芯模型 d.平推流模型

数时相应坐标的关系曲线。

xAn?0n?11cAn?2t⑵画出自催化反应的下列关系图。

t1?rAt(?rA)t三、计算题 ⑴有下列两个反应：

xAa. C2H4 的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能E?156.9kJ/mol b. C2H6 的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能E?104.6kJ/mol 为使反应速率提高一倍，计算所需提高的温度为多少？并讨论所计算的结果。 解：反应速率提高一倍，即

k2?2 k1?lnk2E11?(?)k1RT1T215690011(?)?T2?481.56K8.314473.15T2

ln2??T?8.4?Cln2?10460011(?)?T2??485.86K8.314473.15T2??T'?12.7?C分别提高温度为8.4?C和12.7?C

结论：不同反应活化能（E），化学反应速率对温度的变化敏感程度不同。E越大，温度对化学反应速率的影响越大。

⑵醋酸和乙醇的反应为二级反应，在间歇反应器中进行，5min转化率可达50%，问转化率75%需要增加多少时间。

解：二级反应，有：

xA?CA0?k?t1?xA?t1x1?xA20.51?0.751?A1????t21?xA1xA21?0.50.753

?t2?3?5?15min?t?t2?t1?10min?再需要10min.

⑶己二醇和己二酸以等分子比用H2SO4作催化剂进行缩聚反应，生成醇酸树脂，其反应速率方程式为

2??rA??kcAkmo/l。 ， cA0?0.004现在用间歇反应器进行生产，每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，若每天处理2400kg己二酸（己二酸分子量为146），己二醇和己二酸的转化率为80%，反应釜装料系数为0.75，70℃时，k?1.97l/?kmol?min?。试计算反应釜的体积。

解：对于反应物料满足：

k?t??1111 ???CACA0CA0(1?xA)CA0代入数据，有：

111111t'?[?]?(?)?507.6min

kCA0(1?xA)CA01.970.004?0.20.004每次加料时间t???60min

则每做一批需要时间t?t??t???567.6min

2400n146?4.11m3 每天处理的物料量V??CA00.00424?60?2.537批

567.5V4.11每批的物料体积为VR???1.62m3，即为所需要的反应器有效体积。

a2.537在一天内的生产周期a?考虑反应器装料系数0.75，则反应器总体积为：

Vsum?VR??1.62?2.16m3 0.75