反應(yīng)工程計(jì)算題

1、化學(xué)工程基礎(chǔ)（武漢大學(xué)第二版）1、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng)AR+S,已知反應(yīng)進(jìn)行30S時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為90%，求轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%時(shí)還需要多少時(shí)間？計(jì)算結(jié)果說明了什么？2、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫液相反應(yīng)A+BR已知（-rA）=kCACBmolL-1min-1,k=0.3Lmol-1min-1, CA0=CB0=0.2molL-1,試計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到90%和99%時(shí)所需要的時(shí)間，并做比較。3、在間歇反應(yīng)器中用乙酸和丁醇生產(chǎn)乙酸丁酯，其反應(yīng)式為：反應(yīng)在100等溫進(jìn)行，進(jìn)料物質(zhì)的量比為A:B=1:4.97，并以少量硫酸為催化劑。由于丁醇過量，其動(dòng)力學(xué)方程為（-rA）=kC2A，式

2、中k為1.74×10-2m3kmol-1min-1。已知反應(yīng)物密度為750kg/m3（反應(yīng)前后基本不變），若每天生產(chǎn)乙酸丁酯2450kg（不考慮分離過程損失），每批物料的非生產(chǎn)時(shí)間取0.5h，求乙酸轉(zhuǎn)化率為55%時(shí)所需間歇反應(yīng)器的體積（裝料系數(shù)=0.75）。4、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行二級(jí)液相反應(yīng)A+BR+S,兩種反應(yīng)物的起始濃度均為1kmol/m3,反應(yīng)10min后的轉(zhuǎn)化率為80%。如果將該反應(yīng)改在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，求達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需要的反應(yīng)時(shí)間。5、間歇反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng)A+BR+S,反應(yīng)溫度為75，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的反應(yīng)速率方程式為（-rA）=kCACB,k=3×10-3m3

3、kmol-1S-1。當(dāng)反應(yīng)物A和B的初始濃度均為5kmol/m3,A的轉(zhuǎn)化率達(dá)80%時(shí)，該反應(yīng)器每分鐘能處理0.684kmol(A)。今若將反應(yīng)移到一個(gè)內(nèi)徑為300mm的管式反應(yīng)器中進(jìn)行，其他條件不變，試計(jì)算管式反應(yīng)器的長度。6、環(huán)氧乙烷和水催化生成乙二醇，其反應(yīng)如下：該反應(yīng)以硫酸作催化劑，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為（-rA）=kCA(A為關(guān)鍵組分環(huán)氧乙烷)，k=0.311min-1,環(huán)氧乙烷和硫酸分別以0.04kmol/L和0.90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液等體積加入全混流反應(yīng)器中。若轉(zhuǎn)化率達(dá)80%，每天生產(chǎn)乙二醇8500kg，試計(jì)算：（1）全混流反應(yīng)器有效體積；（2）若用二個(gè)有效容積均為40L的全混反

4、應(yīng)器串聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（3）若用二個(gè)有效容積均為40L的全混反應(yīng)器并聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（4）若將反應(yīng)改在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行，其余條件不變，則反應(yīng)器的有效容積為多少？7、若將3題的酯化反應(yīng)改在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行，請(qǐng)利用3題的已知條件和計(jì)算結(jié)果計(jì)算：（1）轉(zhuǎn)化率達(dá)55%所需要的反應(yīng)器有效體積；（2）反應(yīng)進(jìn)行80min時(shí)的殘余乙酸濃度。8、在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行乙醛分解反應(yīng)： CH3CHOCH4+CO在791K，1.013×105Pa，進(jìn)料為純乙醛的條件下，該反應(yīng)的速率方程為（-rA）=kC2A,k=0.33m3kmol-1。若乙醛質(zhì)量流量為0.02kgs-1,求乙醛轉(zhuǎn)化率為4

5、0%時(shí)所需要的反應(yīng)器有效容積和物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間。9、順丁烯二酸酐的稀水溶液，在298K下進(jìn)行連續(xù)水解，由于酸酐濃度僅為0.15kmol/m3,可作一級(jí)反應(yīng)處理，k=0.0024S-1，物料初始體積流量為1×10-5m3/S,現(xiàn)有兩個(gè)3×10-3m3，一個(gè)6×10-3m3的全混流反應(yīng)器和兩個(gè)3×10-3m3和一個(gè)6×10-3m3的活塞流反應(yīng)器可供采用，試求：（1）若用一個(gè)6×10-3m3的CSTR或兩個(gè)3×10-3m3的CSTR串聯(lián)操作，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較大？（2）若用一個(gè)6×10-3m3的PFR操作，轉(zhuǎn)化率為多少？（3）若用兩個(gè)3×10-3m3的CSTR并聯(lián)操作，每一個(gè)反應(yīng)器取1/2的流量，轉(zhuǎn)化率為多少？（4）若將一個(gè)3×10-3m3的PFR放在一個(gè)3×10-3m3的CSTR之前或之后，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較高？（5）若用兩個(gè)3×10-3m3的PFR串聯(lián)或并聯(lián)操作，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較高？10、一活塞流反應(yīng)器和一全混流反應(yīng)器按下圖所示兩種方式連接。今分別在其中進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng)：,已知k=0.0472m3kmol-1S-1,物料