化學(xué)反應(yīng)工程：7-10章習(xí)題

1、7-36醋酸甲酯的水解反應(yīng)如下：產(chǎn)物 在反應(yīng)中起催化作用。已知反應(yīng)速度與醋酸甲酯和醋酸的濃度成正比。（1）間歇反應(yīng)器中，醋酸甲酯和醋酸初始濃度分別為500mol/m3和50mol/m3。實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為5400s時(shí)，醋酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為70%，求反應(yīng)速率常數(shù)和最大反應(yīng)速度。（2）CSTR，要使醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，停留時(shí)間應(yīng)為多少？（3）PFR，要使醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，停留時(shí)間應(yīng)為多少？（4）CSTR與PFR串聯(lián)，要使醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，總停留時(shí)間應(yīng)為多少？各反應(yīng)器中停留時(shí)間分別為多少？（5）循環(huán)流動(dòng)反應(yīng)器，進(jìn)料為純的醋酸甲酯，初始濃度仍為500mol/m3，出口醋酸甲酯轉(zhuǎn)化

2、率為80%，要使停留時(shí)間最小，循環(huán)比應(yīng)為多少？（1）（2）（3）（4）（5）7-37在一定的反應(yīng)溫度下A發(fā)生下述平行反應(yīng)：其中R是主產(chǎn)物，S是副產(chǎn)物。原料為純的反應(yīng)物A，初始濃度為10kmol/m3。出口A的轉(zhuǎn)化率為80%。比較CSTR和PFR中，R的選擇率、收率及停留時(shí)間。反應(yīng)過程中體積的變化可忽略不計(jì)。8-1等溫固定床反應(yīng)器，氣固催化反應(yīng) ，一級(jí)反應(yīng)，已知反應(yīng)器直徑為10mm。進(jìn)口氣體流量36L/h，催化劑顆粒直徑1mm，在反應(yīng)溫度下，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1s-1（以催化劑體積為基準(zhǔn)）。假定反應(yīng)物系氣體密度為1kg/m3，粘度為3*10-5Pa.s，擴(kuò)散系數(shù)為4*10-5m2/s，估算 ？

3、8-2流化床反應(yīng)器，氣固催化，反應(yīng)速率方程 ，已知k=0.741s-1，氣速為0.2m/s，氣體擴(kuò)散系數(shù)為8*10-5m2/s，氣體密度為0.558kg/m3，粘度為3*10-5Pa.s，床層孔隙率 ，顆粒平均直徑為4*10-4m，流化床傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式為 ，估算 ？8-7一級(jí)流固催化反應(yīng)，在 的球形催化劑顆粒上進(jìn)行，床層孔隙率 ，流體線速度為u=0.1m/s，以固定床反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5s-1算，計(jì)算下列兩種情況外擴(kuò)散的影響：（1）流體混合平均密度 ，黏度 ，擴(kuò)散系數(shù) 。（2）流體混合平均密度 ，黏度 ，擴(kuò)散系數(shù) 。(1)(2)8-14固體催化劑上進(jìn)行A的一級(jí)分解反應(yīng)，已知顆粒直徑dp=2.4m

4、m，固體顆粒與氣體給熱系數(shù)h=167.2kJ/(m2h)，傳質(zhì)分系數(shù)kg=300m3/(m2(cat)h)，顆粒有效擴(kuò)散系數(shù)De=5*10-5m3/(m(cat)h)，顆粒有效導(dǎo)熱系數(shù) ，反應(yīng)參數(shù)：求：(1)氣膜阻力是否有影響； (2)內(nèi)擴(kuò)散阻力是否有強(qiáng)的影響； (3)估計(jì)顆粒內(nèi)部溫度差以及顆粒表面與氣流主體的溫度差。(1)(2)(3)8-15在一轉(zhuǎn)框反應(yīng)器中測(cè)得氣固催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：若顆粒溫度均勻，且等于氣流主體溫度，試分析內(nèi)外傳質(zhì)阻力情況。實(shí)驗(yàn)序號(hào)（1）（2）（3）進(jìn)料流量V896進(jìn)口濃度cA0344出口濃度cAf222催化劑重量W493顆粒直徑dp221轉(zhuǎn)速N200500500實(shí)驗(yàn)

5、序號(hào)（1）（2）（3）表觀速率RA224由（1）（2）組，dp相同，N不同，但RA不變，表明外擴(kuò)散不存在影響；由（2）（3）組，dp不同，N相同，但RA不同，表明內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重。8-18用直徑6mm的球形催化劑顆粒進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，氣相主體中反應(yīng)物A的摩爾分率為0.5，操作壓力為0.10133MPa，溫度為500，已知單位體積床層的反應(yīng)速率常數(shù)k=0.333s-1，床層孔隙率為0.5，組分A的粒內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)De= 2.96*10-3cm2/s ，外擴(kuò)散系數(shù)為40m/h，求：（1）催化劑的內(nèi)表面利用率，并判斷內(nèi)擴(kuò)散影響程度；（2）催化劑外表面濃度cA，es，并判斷外擴(kuò)散影響程度；（3）計(jì)算表

6、觀反應(yīng)速率。(1)(2)(3)*例8-12（p131）化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題8-21苯加氫制環(huán)己烷的催化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為150，測(cè)得反應(yīng)速率常數(shù)k=5s-1，有效擴(kuò)散系數(shù)De= 0.2cm2/s。求：（1）當(dāng)顆粒直徑為100m時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散影響是否排除；（2）若保持催化劑內(nèi)部效率因子 ，則催化劑顆粒直徑應(yīng)該是多少。(1)(2)10-1已知反應(yīng) ，液體平均熱熔為1.003 kJ/(kgK), 密度為0.5 kg/m3，反應(yīng)熱為(-H)=125.4 kJ/mol A，在總壓為0.1 MPa，T=325以下，以8%的A和92% B（V/V）的原料氣，40 kmol/h，流率通過反應(yīng)器，求該過程的絕熱溫升？10-2醋酸乙烯生產(chǎn)在列管式反應(yīng)器中進(jìn)行，已知反應(yīng)活化能E=50.16kJ/mol，床層平均溫度為130，床層熱點(diǎn)溫度為188，試從反應(yīng)器熱穩(wěn)定性要求計(jì)算冷卻介質(zhì)溫度。10-7一級(jí)不可逆熱反應(yīng) ，在容積Vr=1.5 m3的CSTR中絕熱操作。原料中A的濃度為cA0=0.4 mol/L，進(jìn)料流量為100 L/min，進(jìn)料溫度為288K，反應(yīng)速率方程為：反應(yīng)熱(-