化学反应工程作业

k(nA0?x)2dx?dt(nA0?x)RT/P

(nA0?x)dxkPdt?2RT ∴(nA0?x)将其积分

t??x0tkPdt?nA0?x?dx??22??0RT(n?x)(n?x)A0?A0?

RT?2xx??ln(1?)??kP?nA0?xnA0?

x?20%n当A0，带入得

t=138min

nA0?x0.8nA0nA0??0.8CA0V对于，应有(nA0?x)RT/PnA0RT/P

当①分

x?nA09，带入得t=66.1min

65. 等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级反应A?B,?rA?0.01CAmol/(l?s)当CA0为1mol/l时，求反应至CA?0.01mol/l所需时间。 解:

rA??2dCA2?0.01CAdt

1111???0.01t?CACA00.011

t=9900s

66. 对于aA + bB → cC反应，以浓度Ci,Pi表示速率式中常数kC,kP,则其二者关系如何？ 解： 理想气体

V?n总RTP

?rA ?rA?kCCCaAbB?kC(PAaPBb)()(a?b)?k(RT)PAaPBb CRTRTab?kPPAPB

?(a?b)k(RT)?kP C

P(主)2r?Cr?2CSAA，67.平行反应 ，其中P，已知

AS(副)CA0?2.0mol/l，CP0?CA0?0，求在平推流反应器中的CP,max？

解：

?P?rPdCP2???rA2?CA?dCA

对上式进行积分得

CP???2dCACA02?CA

CA当CA?0时，产物P的浓度最大 ∴

CP,max??202dCA?2ln2?1.386mol/l2?CA

K168. 一级连串反应A进料流率为v0，CP0PK2S，?rA?k1CA，rP?k1CA?k2CP，

?CA0?0，反应在恒温恒容的条件下进行，求

在全混流釜式反应器中目的产物P的最大浓度CP,max？ 解：全混釜

??CA0?CACA0?CA?k1CA1?k1?

对物料P作物料衡算v0CP0?v0CP?VrP

CPk1??则有CA0(1?k1?)(1?k2?)

dCP?0dt当时，产物

CP,max?CA0[(K2/K1)1/2?1]2P有极大值

69.液相反应A→R在一全混釜中进行，CA0数k?1l/mol?s求： 1） 2）

?1mol/l，反应速率常

平均停留时间为1S时该反应器的xA； 若A的v0???1l/s，xA?56%，求反应器的体积。

解：1）

CA0xACA0xA?2?rAkCA(1?xA)22

∴k?CA?CA?CA0CA?xA?2k??0

?1?1?4k?CA0?0.618mol/l

CA0?CA?38ê0 VCA0?CA1/2??2v0kCAkCA0(1?xA)2 2）

??

带入得??2s

V?2v0?2l

70.液相反应A + B→P + S在一全混釜中进行，速率常数

k?0.05l/mo?ls，CA0?CB0?1.0mo/ll;求：

1）xA?50%时，反应器的容积；

2）若进料流量为1l/min，CA?0.5mo/ll;求进口料液中A的浓度。

解：1）由k?0.05l/mo?ls可知该反应为二级反应

且二者的反应按1：1的比例进行反应

??CA0?CACA0xAx??A2?rAkCACBkCA

V??v0?v0xA1??2l20.5k(1?xA)

2）

??xVCA0?CACA0xA???A2v0?rAkCACBkCA

带入得??120

V?2v0?2l CA0?120?0.05?0.25?0.5?2mol/l

71.磷化氢的均相气相分解4PH3 → P4 + 6H2，在310℃时2atm时速率方程?rA?0.1CAmol/s?l，磷化氢以200kg/h的速率在平推流反应器内反应，求转化率为80%时所需反应器体积？

xAdxVA??0?rA解：FA0

?A?7?4?0.754 yA0?1 PA02??0.042mol/lRT0.082(310?273)

CA0?FA0?200?1000?1.634mol/s34?3600

CA?CA01?xA1??AyA0xAxA

V?FA0?0∴

FA0dxA?1?xA0.1CA00.1CA01?0.75xA?0.80[(1.75)?0.75]dxA?862l1?xA