反應(yīng)習(xí)題課公開課一等獎(jiǎng)?wù)n件省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1習(xí)題課化學(xué)反應(yīng)工程第1頁28-14

用粒徑為2.4mm球形催化劑測(cè)定A一級(jí)不可逆分解反應(yīng)速率，A在催化劑微孔內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)De=510-5m2/h

，催化劑有效導(dǎo)熱系數(shù)

e=1674J/hmK；對(duì)于氣膜：傳熱系數(shù)

s=167.37kJ/hm2

k，傳質(zhì)系數(shù)kg=300m/h；對(duì)于反應(yīng)：(-HR)=167.37kJ/

molA

，CAg=20mol/m3，在0.1013Mpa、336C，

R=10-5mol/hm3cat問：(1)外擴(kuò)散傳質(zhì)阻力是否影響反應(yīng)速率？

(2)內(nèi)擴(kuò)散傳質(zhì)阻力是否影響反應(yīng)速率？

(3)粒內(nèi)和氣膜內(nèi)是否存在溫差？第2頁3解：（1）外擴(kuò)散第3頁4內(nèi)擴(kuò)散阻力嚴(yán)重（2）內(nèi)擴(kuò)散外擴(kuò)散阻力不影響反應(yīng)速率第4頁5（3）溫差第5頁68－23（3-32）用直徑2.4mm球形催化劑進(jìn)行A一級(jí)不可逆反應(yīng)，氣體中A濃度CAg=0.02kmol/m3，已測(cè)得單位床層內(nèi)宏觀反應(yīng)速率為60kmol/m3h，

=0.4，組分A在顆粒內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)為510-5m2/h，氣膜傳質(zhì)系數(shù)為300m/s，試定量計(jì)算內(nèi)、外擴(kuò)散影響。第6頁7解：（1）判斷外擴(kuò)散第7頁8可見：外擴(kuò)散可忽視可見：內(nèi)擴(kuò)散嚴(yán)重試差計(jì)算內(nèi)擴(kuò)散效率因子第8頁98-15

在一轉(zhuǎn)筐式內(nèi)循環(huán)無梯度反應(yīng)器中進(jìn)行氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，得到下列數(shù)據(jù)：序號(hào)123

進(jìn)料流量896

進(jìn)口濃度344

出口濃度222

催化劑量493

顆粒直徑221

轉(zhuǎn)速200500500若顆粒溫度均勻，且等于氣相主體溫度，試分析顆粒內(nèi)外傳遞阻力情況。第9頁10

序號(hào)123

反應(yīng)速率R224

顆粒直徑221

轉(zhuǎn)速N200500500可見：N

，R不變，無外擴(kuò)散；，R，有內(nèi)擴(kuò)散。解：第10頁118－38《化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題》在一轉(zhuǎn)框式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器中，等溫進(jìn)行催化反應(yīng)試驗(yàn)，得到下列數(shù)據(jù)：

判斷內(nèi)、外擴(kuò)散影響。序號(hào)粒徑mmCafmol/l轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/minRmol/lmin10.211000320.5110003321500142110001第11頁12內(nèi)外擴(kuò)散習(xí)題類型：（1）試驗(yàn)型——判斷內(nèi)外擴(kuò)散是否存在外擴(kuò)散—流速內(nèi)擴(kuò)散—粒徑、2

2(<1.44；>15)（2）計(jì)算內(nèi)外擴(kuò)散效率因子外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散

計(jì)算

1Rk

2R

2第12頁136-7在CSTR中進(jìn)行液固反應(yīng)，產(chǎn)物為固相，反應(yīng)為一級(jí)，已知：k=0.02min-1，固體顆粒平均停留時(shí)間為10min，求：

(1)平均轉(zhuǎn)化率；

(2)轉(zhuǎn)化率不大于30％顆粒所占百分率；

(3)若改用兩個(gè)等體積CSTR串聯(lián)(總體積不變)，估算轉(zhuǎn)化率低于30％顆粒百分率。第13頁14解：（1）對(duì)于一級(jí)反應(yīng)：對(duì)于CSTR有：第14頁15（2）當(dāng)轉(zhuǎn)化率＝30％時(shí)，顆粒停留時(shí)間為：即：顆粒在反應(yīng)器中停留時(shí)間大于17.83min時(shí)，平均轉(zhuǎn)化率大于30％第15頁16（3）兩個(gè)CSTR串聯(lián)：每個(gè)CSTR平均停留時(shí)間為：50min第16頁176－6（4.4.4）有一固相加工反應(yīng)AP，測(cè)得顆粒停留時(shí)間分布如圖，已知：CA0＝1mol/L，

k=2，求轉(zhuǎn)化率。解：固相反應(yīng)0.502第17頁18第18頁19復(fù)雜反應(yīng)計(jì)算最大CP，x，t，Φ平行反應(yīng)連串反應(yīng)PFRCSTR組合反應(yīng)器CA，CP，CS；Φ反應(yīng)器體積專門計(jì)算公式簡單反應(yīng)可逆反應(yīng)第19頁207－6（2-79）已知一分解反應(yīng)：PAST在25C時(shí)反應(yīng)，反應(yīng)速率分別為：

rP=1.5，rS=3CA

，rT=1.5CA2

，若CA0=2mol/l，CP0=CR0=CT0=0，求：（1）在該反應(yīng)溫度下，為使產(chǎn)物P收率最大，應(yīng)選何種反應(yīng)器？（2）若用PFR，則CPmax=？（3）若用CSTR，則CPmax=？123第20頁21解：（1）

n1<n2<n3

應(yīng)選用CSTR（2）PFR第21頁22（3）CSTR第22頁23例題：一級(jí)連串反應(yīng)APS，k1=1min–1，k2=0.5min–1，CA0=1mol/L，CP0=CS0=0，試求下列情況反應(yīng)器出口產(chǎn)物P和S濃度比。（1）采取單個(gè)PFR，τ=1min；（2）采取單個(gè)CSTR，τ=1min；（3）采取兩個(gè)CSTR，τ1=τ2=1

min；（4）采取兩個(gè)CSTR，τ1=τ2=0.5

min。第23頁24解：（1）單個(gè)PFR時(shí)第24頁25（2）單個(gè)CSTR對(duì)P作物料衡算第25頁26（3）兩個(gè)CSTR串聯(lián)對(duì)P作物料衡算第26頁27對(duì)第二個(gè)CSTR內(nèi)L作物料衡算：第27頁28（4）兩個(gè)CSTR串聯(lián)第28頁297-23等溫下進(jìn)行液相反應(yīng)：

PAST

已知CA0=10kmol/m3，流量v＝100L/min，為使產(chǎn)物P產(chǎn)率最大，問：(1)在單個(gè)CSTR中進(jìn)行時(shí)，求最優(yōu)反應(yīng)器體積，并求出對(duì)應(yīng)CAf，CPf，CSf，CTf，，，之值；第29頁30(2)在單個(gè)PFR中進(jìn)行時(shí)，求最優(yōu)反應(yīng)器體積，并求出對(duì)應(yīng)CAf，CPf，CSf，CTf，，，之值；(3)假設(shè)未反應(yīng)A加