化學(xué)反應(yīng)工程習(xí)題解答吳元欣.doc

第一章 緒論1-1解：（1）反應(yīng)的選擇性為： （2）進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的總原料量為100mol時(shí)，則反應(yīng)器的進(jìn)料組成為：組分摩爾分率yi0摩爾數(shù)ni0(mol)CH3OH2/（2+4+1.3）=0.274027.4空氣4/（2+4+1.3）=0.547954.79H2O1.3/（2+4+1.3）=0.178117.81總計(jì)1100設(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率為XA，甲醛的收率為YP，反應(yīng)器出口CH3OH、CH3CHO和CO2的摩爾數(shù)nA、nP和nc分別為：nA=nA0(1-XA)=7.672 molnP=nA0YP=18.96 molnC=nA0(XA-YP)=0.7672 mol結(jié)合上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式，H2O（nW）、O2（nO）和N2（nN）的摩爾數(shù)分別為：nW=nW0+nP+2nC=38.30 molnO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788 molnN=nN0=43.28 mol所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：組分摩爾數(shù)（mol）摩爾分率%CH3OH7.6726.983HCHO18.9617.26H2O38.334.87CO20.76720.6983O20.87880.7999N243.2839.391-3解：以100mol進(jìn)料為基準(zhǔn)，并設(shè)x和y分別表示環(huán)氧乙烷和二氧化碳的生成量，根據(jù)題目給的進(jìn)料組成和化學(xué)計(jì)量關(guān)系列式： (1) (2)可列出下表：組成反應(yīng)器進(jìn)口/%反應(yīng)器出口/%C2H41515-x-0.5yO277-0.5x-1.5yC2H4O0xCO21010+yH2O0yAr1212N25656總計(jì)100100-0.5x由于反應(yīng)器出口氣體中乙烯和氧的摩爾分?jǐn)?shù)已知，所以可列出下面兩個(gè)方程： 及 解得：x=1.504mol y=0.989mol乙烯的轉(zhuǎn)化量為：1.504+0.989/2=1.999mol所以，乙烯的轉(zhuǎn)化率為：1.999/15=13.33%環(huán)氧乙烷的收率為：1.504/15=10.03%反應(yīng)的選擇性為：S=0.1003/.1333=75.24%1-5解：由丁二烯氧化反應(yīng)可知，反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)混合物的總物質(zhì)的量發(fā)生變化。如果進(jìn)料為100mol，則由氮平衡可算出反應(yīng)后混合氣的量為：其中，正丁烯的量=103.40.017=1.758mol丁二烯的量=103.40.0445=4.60mol若以反應(yīng)器進(jìn)料為基準(zhǔn)，則正丁烯的轉(zhuǎn)化率丁二烯的收率丁二烯的選擇性循環(huán)氣反應(yīng)器純產(chǎn)品新鮮氣1-6解：設(shè)原料的進(jìn)料量為100Kg/h，則有質(zhì)量守恒，出反應(yīng)器的量也為100Kg/h，則出反應(yīng)器的HCHO為1.6Kg/h，C4H6O2為7.65Kg/h：轉(zhuǎn)化率 單程收率 總收率 選擇性 第二章 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2-3解：反應(yīng)物A的消耗速率應(yīng)為兩反應(yīng)速率之和，即由得： 對(duì)上式積分：2-4解：（1）由題意可將反應(yīng)速率表示為: 對(duì)于恒容過(guò)程，則有當(dāng)時(shí)（2）對(duì)于恒壓過(guò)程，是個(gè)變?nèi)莘磻?yīng)過(guò)程，由（2.49）式可求得總摩爾數(shù)的變化反應(yīng)物A的原始分率：由（2.52）式可求得轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)的濃度：2-8解：在初始濃度相同的條件下，有：又 則 代入數(shù)據(jù)，得 2-13解：對(duì)二級(jí)反應(yīng) 有 對(duì)上式積分 a）. 時(shí)， 當(dāng)時(shí)，,；當(dāng)時(shí)，,；當(dāng)時(shí)，,。b）. 時(shí)，當(dāng)時(shí)，,；當(dāng)時(shí)，,；當(dāng)時(shí)，,討論：在初始物料相同的條件下，要求的轉(zhuǎn)化率越