化學反應工程作業(yè)習題六課件

習題六——解答浙江工業(yè)大學化材學院1習題六——解答浙江工業(yè)大學1P6-6A對于下列氣相反應B為主產(chǎn)物，X、Y為副產(chǎn)物，且分離成本較高。反應速率常數(shù)為27℃時的數(shù)值。反應在CSTR內進行，反應溫度為27℃，壓力為4atm，A以10L/min的體積流率進入反應器。2P6-6A對于下列氣相反應B為主產(chǎn)物，X、Y為副產(chǎn)物，且3344（2）當A的轉化率為50%時，反應器的體積為多少？5（2）當A的轉化率為50%時，反應器的體積為多少？5(3)反應器出口A，B，X，Y的濃度是多少？6(3)反應器出口A，B，X，Y的濃度是多少？6(4)如果A的轉化率為90%，反應器體積為多少？7(4)如果A的轉化率為90%，反應器體積為多少？7（5）設E1=20000cal/mol，E2=10000cal/mol，E3=30000cal/mol。對于停留時間為10min，A的進料濃度0.1mol/L的CSTR反應器，你認為應該在什么溫度下操作更好？8（5）設E1=20000cal/mol，E2=10000caP6-11CSTR中進行的液相反應，溫度325K反應器濃度：P6-11CSTR中進行的液相反應，溫度325K反應器濃度9(1)計算r1A，r2A，r3A(1)計算r1A，r2A，r3A10(2)計算r1B，r2B，

r3B(2)計算r1B，r2B，r3B11(3)計算r1C，r2C，

r3C(3)計算r1C，r2C，r3C12(4)計算r1D，r2D，

r3D(4)計算r1D，r2D，r3D13(5)計算r1E，r2E，

r3E(5)計算r1E，r2E，r3E14(6)計算A、B、C、D、E的凈生成速率(6)計算A、B、C、D、E的凈生成速率15(7)進料體積流量為100L/min，A的濃度為3mol/L時，計算CSTR體積(7)進料體積流量為100L/min，A的濃度為3mol/L16P6-13等溫液相反應在50L的PFR中進行已知：P6-13等溫液相反應在50L的PFR中進行已知：17反應動力學反應動力學18反應動力學反應動力學19(1)做出各組分濃度和A的轉化率隨50LPFR反應器長度（或體積）的變化關系曲線(1)做出各組分濃度和A的轉化率隨50LPFR反應器長度（20d(CA)/d(V)=rA/v0d(CB)/d(V)=rB/v0d(CC)/d(V)=rC/v0d(CD)/d(V)=rD/v0d(CE)/d(V)=rE/v0d(CF)/d(V)=rF/v0d(XA)/d(V)=-rA/FA0rA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=1.5CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0XA(0)=0V(0)=0V(f)=50d(CA)/d(V)=rA/v021化學反應工程作業(yè)習題六課件22(2)確定50LCSTR反應器出口濃度及轉化率(2)確定50LCSTR反應器出口濃度及轉化率23f(CA)=rA*V/v0-CA+CA0f(CB)=rB*V/v0-CB+CB0f(CC)=rC*V/v0-CC+CC0f(CD)=rD*V/v0-CD+CD0f(CE)=rE*V/v0-CE+CE0f(CF)=rF*V/v0-CF+CF0f(XA)=-rA*V/FA0-XArA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA0=1.5CB0=2CC0=0CD0=0CE0=0CF0=0V=50CA(0)=0.75CB(0)=1CC(0)=0.5CD(0)=0.5CE(0)=0.5CF(0)=0.5XA(0)=0.5f(CA)=rA*V/v0-CA+CA024CalculatedvaluesofNLEvariables

VariableValuef(x)InitialGuess1CA0.6083162-1.155E-140.752CB0.7927325-9.931E-121.3CC0.1126657-1.977E-110.54CD0.45352789.898E-120.55CE0.1379442-1.943E-160.56CF0.25156499.892E-120.57XA0.59445597.883E-150.5

CalculatedvaluesofNLEvaria25(3)若反應在含有40L液體的間歇反應器中進行，做出各組分濃度及轉化率隨時間的變化關系曲線。考慮兩種情況：A注入B中；B注入A中。比較兩種情況的不同之處。(3)若反應在含有40L液體的間歇反應器中進行，做出各組分濃26化學反應工程作業(yè)習題六課件27d(CA)/d(t)=rA+v0*(CA0-CA)/Vd(CB)/d(t)=rB-v0*CB/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(v0*CA0*t)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=0CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0t(0)=1.0e-6t(f)=100d(CA)/d(t)=rA+v0*(CA0-28化學反應工程作業(yè)習題六課件29化學反應工程作業(yè)習題六課件30d(CA)/d(t)=rA-v0*CA/Vd(CB)/d(t)=rB+v0*(CB0-CB)/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(V0*CA0)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5CB0=2kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=1.5CB(0)=0CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0t(0)=0t(f)=100d(CA)/d(t)=rA-v0*CA/Vv31化學反應工程作業(yè)習題六課件32(4)改變進入PFR中的B與A的比例(1<ΘB<10)，結果如何？(4)改變進入PFR中的B與A的比例(1<ΘB<10)，結果33

CA0.5249CB0.2571CC0.1204CD0.4299CE0.1621CF0.2653XA0.6501CA0.0832CB0.6068CC0.0683CD1.1256CE0.1592CF0.5150XA0.9445CA1.e-10CB3.9065CC0.0060CD2.1155CE0.0219CF0.7252XA1.0CA7.2e-72CB11.276CC0.0018CD2.2276CE0.0036CF0.7455XA1.0

CA0.5249CB0.2571CC0.1204CD0.434P6-18B肯塔基9號煤的液化反應在懸浮反應器中進行，煤顆粒小于200目，溶解在400℃加氫飽和的回煉油中(250℃之前的減壓餾分)，反應順序：所有反應均為一級反應。計算下列反應器中各組分的摩爾流量隨停留時間變化的函數(shù)關系。煤(C)k1預瀝青質(P)瀝青質(A)油(O)k5k3k4k235P6-18B肯塔基9號煤的液化反應在懸浮反應器中進行，煤顆（1）PFR反應器。（2）3m3的CSTR反應器。已知：煤進料濃度=2kmol/m3，進料流量=10L/min400℃時，k1=0.120min-1，k2=0.046min-1，

k3=0.020min-1，k4=0.034min-1，k5=0.040min-136（1）PFR反應器。363737383839394040習題六——解答浙江工業(yè)大學化材學院41習題六——解答浙江工業(yè)大學1P6-6A對于下列氣相反應B為主產(chǎn)物，X、Y為副產(chǎn)物，且分離成本較高。反應速率常數(shù)為27℃時的數(shù)值。反應在CSTR內進行，反應溫度為27℃，壓力為4atm，A以10L/min的體積流率進入反應器。42P6-6A對于下列氣相反應B為主產(chǎn)物，X、Y為副產(chǎn)物，且433444（2）當A的轉化率為50%時，反應器的體積為多少？45（2）當A的轉化率為50%時，反應器的體積為多少？5(3)反應器出口A，B，X，Y的濃度是多少？46(3)反應器出口A，B，X，Y的濃度是多少？6(4)如果A的轉化率為90%，反應器體積為多少？47(4)如果A的轉化率為90%，反應器體積為多少？7（5）設E1=20000cal/mol，E2=10000cal/mol，E3=30000cal/mol。對于停留時間為10min，A的進料濃度0.1mol/L的CSTR反應器，你認為應該在什么溫度下操作更好？48（5）設E1=20000cal/mol，E2=10000caP6-11CSTR中進行的液相反應，溫度325K反應器濃度：P6-11CSTR中進行的液相反應，溫度325K反應器濃度49(1)計算r1A，r2A，r3A(1)計算r1A，r2A，r3A50(2)計算r1B，r2B，

r3B(2)計算r1B，r2B，r3B51(3)計算r1C，r2C，

r3C(3)計算r1C，r2C，r3C52(4)計算r1D，r2D，

r3D(4)計算r1D，r2D，r3D53(5)計算r1E，r2E，

r3E(5)計算r1E，r2E，r3E54(6)計算A、B、C、D、E的凈生成速率(6)計算A、B、C、D、E的凈生成速率55(7)進料體積流量為100L/min，A的濃度為3mol/L時，計算CSTR體積(7)進料體積流量為100L/min，A的濃度為3mol/L56P6-13等溫液相反應在50L的PFR中進行已知：P6-13等溫液相反應在50L的PFR中進行已知：57反應動力學反應動力學58反應動力學反應動力學59(1)做出各組分濃度和A的轉化率隨50LPFR反應器長度（或體積）的變化關系曲線(1)做出各組分濃度和A的轉化率隨50LPFR反應器長度（60d(CA)/d(V)=rA/v0d(CB)/d(V)=rB/v0d(CC)/d(V)=rC/v0d(CD)/d(V)=rD/v0d(CE)/d(V)=rE/v0d(CF)/d(V)=rF/v0d(XA)/d(V)=-rA/FA0rA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=1.5CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0XA(0)=0V(0)=0V(f)=50d(CA)/d(V)=rA/v061化學反應工程作業(yè)習題六課件62(2)確定50LCSTR反應器出口濃度及轉化率(2)確定50LCSTR反應器出口濃度及轉化率63f(CA)=rA*V/v0-CA+CA0f(CB)=rB*V/v0-CB+CB0f(CC)=rC*V/v0-CC+CC0f(CD)=rD*V/v0-CD+CD0f(CE)=rE*V/v0-CE+CE0f(CF)=rF*V/v0-CF+CF0f(XA)=-rA*V/FA0-XArA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA0=1.5CB0=2CC0=0CD0=0CE0=0CF0=0V=50CA(0)=0.75CB(0)=1CC(0)=0.5CD(0)=0.5CE(0)=0.5CF(0)=0.5XA(0)=0.5f(CA)=rA*V/v0-CA+CA064CalculatedvaluesofNLEvariables

VariableValuef(x)InitialGuess1CA0.6083162-1.155E-140.752CB0.7927325-9.931E-121.3CC0.1126657-1.977E-110.54CD0.45352789.898E-120.55CE0.1379442-1.943E-160.56CF0.25156499.892E-120.57XA0.59445597.883E-150.5

CalculatedvaluesofNLEvaria65(3)若反應在含有40L液體的間歇反應器中進行，做出各組分濃度及轉化率隨時間的變化關系曲線?？紤]兩種情況：A注入B中；B注入A中。比較兩種情況的不同之處。(3)若反應在含有40L液體的間歇反應器中進行，做出各組分濃66化學反應工程作業(yè)習題六課件67d(CA)/d(t)=rA+v0*(CA0-CA)/Vd(CB)/d(t)=rB-v0*CB/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(v0*CA0*t)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=0CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0t(0)=1.0e-6t(f)=100d(CA)/d(t)=rA+v0*(CA0-68化學反應工程作業(yè)習題六課件69化學反應工程作業(yè)習題六課件70d(CA)/d(t)=rA-v0*CA/Vd(CB)/d(t)=rB+v0*(CB0-CB)/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(V0*CA0)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5CB0=2kD1=0.25kE2=0