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1、第三章理想流动反应器1第1页，共181页，编辑于2022年，星期二第一节 流动模型概述 3-1 反应器中流体的流动模型 反应器类型：1、间歇反应器：不存在停留时间分布2、平推流反应器：不存在停留时间分布3、全混流反应器：存在停留时间分布一、理想流动模型由流体的流动状态分类：作业第2页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-1 间歇反应器与理想流动反应器作业第3页，共181页，编辑于2022年，星期二1、平推流模型(活塞流、理想置换)指反应物在反应器中流体流动方向的垂直截面上，各点的流速、流向相同。特点：(1)物料的停留时间相同；(2)在同一截面上浓度、温度相同；(3)返混程度最小。用PFR
2、表示。作业第4页，共181页，编辑于2022年，星期二2、全混流模型(理想混和模型)理想化的条件：(1)假定反应器搅拌完全良好；(2)物料完全混和均匀；(3)反应器内各处物料的浓度、温度相同。指刚进入反应器的物料与已存在的物料达到瞬间混和。特点：(1)反应器内各点的温度、浓度均相同；作业第5页，共181页，编辑于2022年，星期二(2)返混程度最大；(3)各粒子的停留时间不同，具有停留时间分布。用CSTR表示。二、非理想流动模型非理想流动：凡是流体流动状态偏离PFR和CSTR两种理想情况的流动，称为非理想流动。非理想流动模型介于PFR和CSTR之间；非理想流动停留时间介于PFR和CSTR之间。
3、作业第6页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-2 反应器的推动力作业第7页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-3 偏离平推流的几种情况作业第8页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-4 偏离全混流的几种情况作业第9页，共181页，编辑于2022年，星期二非理想流动产生的影响：(1)影响化学反应的转化率、选择性等；(2)各种参数不同。非理想流动的形成：(1)流体流动速度发生变化；(2)分子的扩散效应。年龄：流体粒子在反应器内停留的时间。返混：指不同年龄的粒子之间的混和。作业第10页，共181页，编辑于2022年，星期二3-2 反应器设计的基本方程 基本方程包括：1、物料衡算
4、进入量出去量+反应量+累积量(1)连续系统：累积量0。(2)间歇系统：进入量0；出去量02、热量衡算进入热量出去热量+反应热+累积热量+热损失反应热：放热为负；吸热为正。作业第11页，共181页，编辑于2022年，星期二3、动量衡算以动量守恒定律为基础。实际计算时应联立三个方程求解。第二节 理想流动反应器 3-3 间歇反应器 对A组分作物料衡算：作业第12页，共181页，编辑于2022年，星期二其中：此式表示了的关系。作业第13页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-7 间歇反应过程反应时间t的图解积分 作业第14页，共181页，编辑于2022年，星期二对于恒容系统：作业第15页，共18
5、1页，编辑于2022年，星期二图3-6 间歇反应过程t/CA0的图解积分作业第16页，共181页，编辑于2022年，星期二表3-1 理想间歇反应器中反应结果作业第17页，共181页，编辑于2022年，星期二实际操作时间包括：反应时间t和辅助时间t。反应器的有效体积：例3-1 以醋酸A和正丁醇B为原料在间歇反应器中生产醋酸丁酯，操作温度为100，每批进料1kmol的A和4.96kmol的B，已知反应速率 试求醋酸转化率分别为0.5、0.9、0.99时所需的反应时间。已知醋酸和正丁醇的密度分别为960和740解：加入物料的体积作业第18页，共181页，编辑于2022年，星期二作业第19页，共181
6、页，编辑于2022年，星期二作业第20页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：用间歇反应器生产乙酸乙酯50t/d，反应方程式为：C2H5OH(A)+CH3COOH(B)CH3COOC2H5(P)+H2O(S)原料质量配比为A:B:S=0.46:0.23:0.31，反应在100等温下进行，反应速率为：反应液密度为1020kg/m3，求乙酸转化率达到35时所需的反应器体积，每批物料的辅助操作时间为1h。解：分子量：进料中各组分的含量：作业第21页，共181页，编辑于2022年，星期二假定进料为100kg(混合物)，则物料的总体积为：则各组分的初始浓度为：作业第22页，共181页，编辑于202
7、2年，星期二各组分与转化率的关系：作业第23页，共181页，编辑于2022年，星期二反应时间：每批物料的生产时间为2.97小时。乙酸乙酯单位时间产量：作业第24页，共181页，编辑于2022年，星期二乙酸的投入量为：乙酸的体积流量：反应器的体积：作业第25页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：如反应：A+B产物，动力学方程：恒容，初始浓度分别为0.1和0.08，间歇反应，A、B的为95时所需的反应时间。试求B的转化率解：令：对于恒容过程：作业第26页，共181页，编辑于2022年，星期二作业第27页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：某气相分解反应可按二级动力学方程进行：2AB
8、+C，已知 1atm下进行反应，反应开始时反应器中全部为A，试计算在间歇反应器中反应时间为1s、10s和10min时的转化率。，在850和解：由题条件：作业第28页，共181页，编辑于2022年，星期二当t1s时，当t=10s时，作业第29页，共181页，编辑于2022年，星期二当t=10min，例题：醋酐浓度为反应混合物密度为反应速率为，求：(1)说明为什么二级反应速率可写成如上式表示的表达式；(2)当醋酐转化率达70时需多少时间；(3)物料的条件流量为多少。作业第30页，共181页，编辑于2022年，星期二解：(1)B组分的浓度在反应过程中基本不变，所以动力学方程：(2)(3)作业第31页
9、，共181页，编辑于2022年，星期二3-4 平推流反应器 应满足三个条件：1、正常情况下，连续稳定操作；2、反应器内轴向各点的浓度不同；3、反应器径向速度分布均匀，不存在浓度梯度。作业第32页，共181页，编辑于2022年，星期二对A组分作物料衡算：进入量出去量+反应量+累积量化简后得：由作业第33页，共181页，编辑于2022年，星期二反应时间：一、等温平推流反应器动力学方程：1、反应过程中无体积变化浓度与转化率的关系：作业第34页，共181页，编辑于2022年，星期二当n1时：当n1时：作业第35页，共181页，编辑于2022年，星期二2、反应过程中有体积变化定义化学膨胀率：化学膨胀率的
10、意义：当反应物A全部转化后系统体积的变化分率。气相反应：化学膨胀因子：作业第36页，共181页，编辑于2022年，星期二化学膨胀率：其中：Ci0初始反应混合物的浓度(包括惰性组分)反应物体积的变化：浓度与转化率的关系：作业第37页，共181页，编辑于2022年，星期二当n=1时：作业第38页，共181页，编辑于2022年，星期二当n2时：例题：在平推流反应器中进行某等温二级不可逆分解反应，反应过程中无体积变化，物料体积流率，反应物A的初始浓度，反应速率常数求转化率为70时所需的反应器体积为多少？解：对于二级反应：作业第39页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：在等温下进行丙烷裂解反应：
11、C3H8C2H4+H2，若忽略副反应，系统保持恒压P=0.1MPa，V0=800 l/h，当丙烷转化率达到50时所需平推流反应器体积。已知动力学方程为：，该温度下作业第40页，共181页，编辑于2022年，星期二解：动力学方程为：化学膨胀率：作业第41页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：在平推流反应器中进行气相反应：和50惰性物料组成，物料流量为4000，进料由50A，A与惰性物料的分子量分别为40和20，反应速率常数为器体积。，试求当A的转化率达到35时的反应作业第42页，共181页，编辑于2022年，星期二解：动力学方程：化学膨胀率：作业第43页，共181页，编辑于2022年，星
12、期二作业第44页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：某气相一级不可逆反应：，在等温平推流反应器中进行，加入原料为含A50，惰性物料为50，反应时间为10min，出口处的体积流体为进口处的1.5倍，求此时A的转化率及该反应条件下的反应速率常数。解：化学膨胀率：其中：作业第45页，共181页，编辑于2022年，星期二对一级反应：作业第46页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：在平推流反应器中进行丁烯脱氢反应生产丁二烯：C4H8C4H6+H2，反应速率方程为：，原料气为丁烯和水蒸汽的混 合物，丁烯含量体积百分比为0.5，操作压力为0.10133MPa，在650时试求丁烯转化率为90时
13、的空速为多少？作业第47页，共181页，编辑于2022年，星期二解：作业第48页，共181页，编辑于2022年，星期二表3-2 等温恒容平推流反应器计算式作业第49页，共181页，编辑于2022年，星期二二、变温平推流反应器物料衡算式：热量衡算：进入热量出去热量+反应热+累积热量+传递热量由物料衡算式：作业第50页，共181页，编辑于2022年，星期二代入热量衡算式中：作业第51页，共181页，编辑于2022年，星期二讨论：1、绝热操作此时：物料衡算式：称为绝热温升作业第52页，共181页，编辑于2022年，星期二绝热温升的意义：在绝热条件下，A组分完全反应使物系温度升高的数值。2、等温操作作
14、业第53页，共181页，编辑于2022年，星期二3-5 全混流反应器 对全混流反应器作物料衡算：进入量出去量+反应量+累积量作业第54页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-9 全混流反应器反应时间的图解法作业第55页，共181页，编辑于2022年，星期二表3-3 平推流反应器和全混流反应器反应结果作业第56页，共181页，编辑于2022年，星期二如果反应器入口转化率不等于0。例题：在全混流反应器中进行液相可逆反应：，反应速率A与B分别进入反应器，其体积流量均等于4l/min，加入的物料中A与B的浓度分别为作业第57页，共181页，编辑于2022年，星期二与，现要求B的转化率为75，试反
15、应器 的体积多大？设物料密度恒定不变。解：作业第58页，共181页，编辑于2022年，星期二例3-2：生化工程中酶反应AR为自催化反应，反应速率式为，某温度下k=1.512原料中含有A0.99kmol/m3，含R为0.01kmol/m3，要求A的最终浓度降到0.01kmol/m3，当原料的进料量为V010m3/h时，试求：(1)反应速率达到最大时，A的浓度为多少；(2)采用全混流反应器时，反应器体积是多大；(3)采用平推流反应器时，反应器体积是多大；作业第59页，共181页，编辑于2022年，星期二(4)为使反应器体积为最小，将全混流和平推流配合使用，组合方式如何，其最小体积为多少。解：(1)
16、为使反应速度最大，应有：即：作业第60页，共181页，编辑于2022年，星期二(2)全混流反应器的体积(3)平推流反应器体积：作业第61页，共181页，编辑于2022年，星期二(4)反应速度达最大，反应器体积可达最小假定先用全混流，后用平推流：全混流反应器：作业第62页，共181页，编辑于2022年，星期二平推流反应器：假定先用平推流，后用全混流。平推流反应器：作业第63页，共181页，编辑于2022年，星期二全混流反应器：作业第64页，共181页，编辑于2022年，星期二例题：由醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，化学反应为：CH3COOH(A)+C4H9OHCH3COOC4H9+H2O，每小时处理原料
17、量为735kg，反应混合物密度为0.75kg/l，原料配比为醋酸:丁醇1:4.97(mol)，动力学方程为求反应器的有效容积：(1)用一个全混流反应器；(2)用两个全混流反应器串连，已知：，(3)用一个平推流反应器。解：进料中醋酸含量：进料中丁醇含量：作业第65页，共181页，编辑于2022年，星期二进料的平均分子量：作业第66页，共181页，编辑于2022年，星期二(1)全混流反应器：(2)全混流反应器串连：作业第67页，共181页，编辑于2022年，星期二(3)平推流反应器：3-6 多级全混流反应器的串连及优化 对于平推流反应器的串连：设1、2、N时的转化率。为组分A离开反应器作业第68页
18、，共181页，编辑于2022年，星期二对于反应器1：同样对于反应器i：对于N个平推流反应器的串连：作业第69页，共181页，编辑于2022年，星期二如果系统的温度相同，则有：即对于N个平推流反应器串连，相当于总体积和为VRS的一个平推流反应器所能获得的转化率相同。对于平推流反应器的并联，可按上述方法简化为一个反应器的情况。但为使反应器的总体积和最小，应使每个反应器的体积相同。一、多级全混流反应器串连的计算推动力：平推流反应器全混流反应器 提高推动力：全混流反应器采用串连方式，如图3-10。作业第70页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-10 多级串连全混流反应器的推动力作业第71页，共
19、181页，编辑于2022年，星期二2、多级全混流反应器串连的解析计算多级串连情况：对第i个全混流反应器A组分作物料衡算：进入量出去量+反应量+累积量作业第72页，共181页，编辑于2022年，星期二或对于一级反应：或 作业第73页，共181页，编辑于2022年，星期二作业第74页，共181页，编辑于2022年，星期二如果各反应器的容积与温度均相同，则有：作业第75页，共181页，编辑于2022年，星期二3、多级全混流反应器串连的图解计算由物料衡算式：图解法的步骤：(1)作出动力学方程或实验数据)；的曲线(由(2)由式作出操作线；作业第76页，共181页，编辑于2022年，星期二(3)以为起点，
20、作斜率为的直线，与线交点，再作横轴垂线，即得一直达到要求为止。值，依次作下去，例题：在全混流反应器中用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：CH3COOH(A)+C4H9OH(B)CH3COOC4H9(C)+H2O(D)反应在100下进行，动力学方程为以少量硫酸为催化剂，反应物密度为0.75kg/l，每天生产2400kg醋酸丁酯，当醋酸的转化率为50，求：(1)用单个全混流反应器的体积；(2)用解析法计算，配料摩尔比为A:B1:4.97，作业第77页，共181页，编辑于2022年，星期二两个等体积串连的全混流反应器的体积；(3)用图解法计算三个等体积串连的全混流反应器的总体积。解：投入的醋酸量：投
21、入的丁醇量：投入的物料总量：634.1+103.45737.6kg 作业第78页，共181页，编辑于2022年，星期二(1)一个全混流反应器(2)两个等体积全混流反应器串联作业第79页，共181页，编辑于2022年，星期二作业第80页，共181页，编辑于2022年，星期二(3)图解法三个等体积全混流反应器串联由动力学方程式计算出的关系，作图；假定，计算，作图，如果小于给定值即可。二、多级全混流反应器串连的优化对一级反应：作业第81页，共181页，编辑于2022年，星期二使反应器总体积和为最小，则应有：则有：作业第82页，共181页，编辑于2022年，星期二即m个全混流反应器串连，体积应相等，总
22、体积和最小。结论：(1)当n=1时，反应器体积相等；(2)当n1时，较小的反应器在前；(3)当n1，平推流反应器在前，全混流反应器在后；3、当n全混流反应器的选择性；相同时，(2)时，(3)时，例题：一级不可逆反应进料流量为0.5m3/min，CA0=1kmol/m3，CL0=CM0=0，试求：(1)采用单个VR=1m3的全混流反应器，(2)采用两个VR=0.5m3的全混流反应器串联，(3)采用单个VR=1m3的平推流反应器时，反应器出口主产物L的浓度。作业第142页，共181页，编辑于2022年，星期二解：(1)单个全混流反应器(2)两个全混流反应器串联第一反应器出口处：作业第143页，共1
23、81页，编辑于2022年，星期二第二反应器出口处：对L作物料衡算：作业第144页，共181页，编辑于2022年，星期二(3)平推流反应器例题：一级连串反应求：(1)在单个全混流反应器，(2)在单个平推流反应器中的最大收率及相应的最优转化率。解：(1)全混流反应器作业第145页，共181页，编辑于2022年，星期二(2)平推流反应器作业第146页，共181页，编辑于2022年，星期二3-9 全混流反应器的热稳定性 热稳定性：指操作条件偏离定常态扰动时，反应器能否恢复或保持定常态所规定的操作状态。作业第147页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-19 化学反应器稳定性和灵敏性的区别作业第1
24、48页，共181页，编辑于2022年，星期二操作条件变化会出现两种情况：1、扰动消除后，能较快恢复到稳定状态；2、微小干扰后，使反应器的操作状态失控，偏离原来的操作状态，干扰消除后，系统不能恢复原来的状态。一、全混流反应器的多态对于一级反应：AP物料衡算式：作业第149页，共181页，编辑于2022年，星期二其中：A组分的摩尔分数混合物摩尔流率反应器内的放热量：其中：如图3-20(曲线)。作业第150页，共181页，编辑于2022年，星期二图3-20 全混流反应器放热与移热曲线155153156作业第151页，共181页，编辑于2022年，星期二如果物系密度恒定，则有：移热速率：如图3-20(
25、直线)。多态：QR与QC交点即为定常态操作点，多个交点即为全混流反应器的多态。作业第152页，共181页，编辑于2022年，星期二讨论：(图3-20)1、稳定操作点：对于，温度下降；，温度上升；即温度无论怎样变化，都能自动恢复到稳定点称为真稳定操作点。对于，温度上升；，温度下降；假稳定操作点。作业第153页，共181页，编辑于2022年，星期二2、原因：对于当发生扰动时，系统温度升高，即此时：如果系统温度降低，即此时：作业第154页，共181页，编辑于2022年，星期二稳定操作点条件：(1)、必要条件：(2)、充分条件：二、操作参数对热稳定性的影响1、进口温度的影响对于4点：温度升高，迅速达到
26、8点起燃点，装置开车时利用此点，使反应器内的温度迅速升到所需要的温度。作业第155页，共181页，编辑于2022年，星期二对于6点：降低温度，迅速降到2点熄火点，装置停车时利用此点，使反应器内的温度迅速降低。2、进料流量的影响(图3-22)作业第156页，共181页，编辑于2022年，星期二：当，仍为直线，斜率下降。：当，仍为曲线，斜率下降。3、可逆放热反应(图3-21)操作点应放在曲线的最高点附近。作业第157页，共181页，编辑于2022年，星期二4、可逆吸热反应与只有一个交点稳定点。第三章 总结 一、反应器的类型1、间歇反应器反应时间：恒容：反应器体积：作业第158页，共181页，编辑于
27、2022年，星期二2、平推流反应器(1)恒温下：一级反应：二级反应作业第159页，共181页，编辑于2022年，星期二二级反应其中：(2)非恒容下膨胀因子：膨胀率：作业第160页，共181页，编辑于2022年，星期二一级反应：二级反应：(3)变温过程绝热操作：绝热温升：任一转化率下的温度：等温操作：作业第161页，共181页，编辑于2022年，星期二3、全混流反应器反应器体积：反应时间：如果反应器入口转化率为二、多级全混流反应器的串联解析计算：作业第162页，共181页，编辑于2022年，星期二对一级反应(各反应器体积相同)：平推流反应器串联，可按一个平推流反应器处理。三、多级全混流反应器的优
28、化作业第163页，共181页，编辑于2022年，星期二1、当n=1时，反应器体积相等；2、当n1时，较小的反应器在前；3、当n1，平推流反应器在前，全混流反应器在后；3、当n副反应级数时，可采用平推流反应器；(2)当主反应级数副反应级数时，可采用全混流反应器3、加料方式当时，A、B同时加入；ABABPFRCSTR作业第165页，共181页，编辑于2022年，星期二当时，A、B同时缓慢加入；当时，A一次性加入，B缓慢加入。ABCSTRAABBBBPFRCSTR4、选择性(1)平推流反应器作业第166页，共181页，编辑于2022年，星期二瞬时选择性：总选择性：连串反应最佳反应器时间：连串反应最大
29、浓度：最大收率：作业第167页，共181页，编辑于2022年，星期二当时，最大收率：(2)全混流反应器最佳反应时间：最大浓度：作业第168页，共181页，编辑于2022年，星期二最大收率：当时，最大收率：六、热稳定性1、必要条件：2、充分条件：作业第169页，共181页，编辑于2022年，星期二第三节 思考题1、间歇釜反应器有何特点?它与活塞流反应器有何异同?2、活塞流反应器有何特点?3、全混流反应器有何特点?它与间歇釜反应器有何异同?4、返混的含义是什么?返混是否总是有害的?5、造成非理想流动的主要因素有哪些?其根本原因是什么?6、返混能造成非理想流动,对否?非理想流动是由返混造成的?对否?
30、7、反应器设计的基本方程包括哪些内容?8、间歇釜反应器体积计算时应考虑哪些问题?为什么？它与CSTR的计算有何异同?第170页，共181页，编辑于2022年，星期二9绝热温升的物理含义是什么?该数值的大小反映了什么工程概念?10、串、并连操作各有何特点?工业上何时采用串联操作?何时采用并联操作?两者是否可以互相代替?为什么?11、一般情况下返混对反应结果都有不利影响,对否？为何工业上常选用CSTR?12、CSTR串联为何好于单个大体积的CSTR?是否工业上都用多个CSTR串联来代替单个CSTR?多釜串联时是否串联级数越多越好?为什么?13、对一级不可逆反应,在相同的反应条件下完成相同的任务时,
31、两个体积相同的CSTR串联、并联的结果是否相同?如果不相同，哪种结果好？14、多釜串联时,如各釜体积相同,其操作线有何特点?第171页，共181页，编辑于2022年，星期二15、CSTR与PFR串联操作时,其顺序的变化是否影响反应结果?为什么?16、CSTR与PFR并联操作是否合理?为什么?17、什么条件下串联操作与单个反应器操作的结果完全相同?为什么?18、反应体积的变化是否影响反应结果?它是通过什么途径起的作用?对于不同反应级数的反应影响程度是否相同?19、转化率与体积变化相比哪个对反应结果影响大?为什么？20、反应体积增大与减少对反应结果有何影响?对不同反应级数的反应影响程度是否相同?为
32、什么?21、如果主反应级数大于副反应级数,体积增大对反应是否有利?为什么？22、如果反应温度提高后,目的产物的选择性明显增加,从中可以得出什么结论?第172页，共181页，编辑于2022年，星期二23、提高某指定反应物浓度的操作方法有哪些?说明其理由?24、返混对串联反应是否总是不利的?为什么?25、反应物的初始浓度对反应的选择性、收率是否有影响?为什么?26、瞬时选择性与总选择性有何关系?两者是否可以相等?为什么?27、反应器多态的物理含义是什么?数学含义是什么?28、对吸热反应讲,有无多态问题?对不可逆放热反应讲,有无多态问题?对可逆放热反应是否一定有多态问题?为什么?29、采用什么措施可
33、以调整着火温度?着火点有何特点?30、采用什么措施可以调整息火温度?息火点有何特点?31、热稳定点有何特点？一个反应是否可以有多个稳定点?工业上应选择什么样的点作为操作点？32、惰性组分是否对热稳定点有影响？为什么？第173页，共181页，编辑于2022年，星期二第四节 计算题1、在平推流反应器中进行气相反应：A3B，反应器进口,含65，其余为惰性组分(mol)，反应是在550K和kg/cm2下进行反应，已知进料中的流量为10 molmin，为使转化率达80，试求：所需的空速为多少；反应器的有效容积为多少？2、某气相反应：，已知物料的体积流量，转化率(纯进料)：单个平推流反应器；单个全混流反应
34、器；两个等体积全混流反应器串联。计算下列各情况的反应器的体积3、某气相反应：，已知：体积各为多少？若进料中含75，其余为惰性物料（mol）。,试求当xA0.85时，平推流反应器和全混流反应器的第174页，共181页，编辑于2022年，星期二4、某气相不可逆反应：AB2C，在60，5atm下的平推流反应器内进行,原料气中含75的A和25的惰性物料（mol），物料的质量流量为分别为60和40，反应速度常数为0.11s-1，转化率控制为75,A 和惰性物料的分子量5、在一体积为升的全混流反应器中进行如下液相可逆反应：正反应速率常数 逆反应速率常数比3:4的体积流量同时加入反应器，加入的物料中与的浓度
35、分别为，和两种原料以体积与的转化率为65，试求每种原料的体积流量。，假设系统密度不变，限制组分6、在一平推流反应器中进行某一级不可逆反应：AP，已知的转化率为85，在此基础上再串联一个相同的反应器，试求：(1)串联后的总转化率；(2)若出口转化率仍保持为85，则物料的体积流量如何改变。第175页，共181页，编辑于2022年，星期二7、在平推流反应器中，以乙烷气体为原料进行裂解制乙烯：C26C242；动力学方程式为：压力为1.4atm(绝压)，反应速度常数k=16.45s-1，进料为乙烷与水的混合物，其配比乙烷:水1:0.5(体积)，乙烷进料速度为20吨时，乙烷的转化率为60，设反应器在恒压下
36、进行，试计算反应时间和反应器的体积。，反应温度为900，8、在平推流反应中进行如下气相反应：ABS，反应温度为500，系统的总压为10atm,进料由50的和50的惰性物料组成（mol），进料流量为657molh，反应速度常数k0.1182min-1，当的转化率为75时，试求：所需的空速为多少？所需的反应器的有效容积为多少？第176页，共181页，编辑于2022年，星期二名 曲 欣 赏笛 子二 胡琵 琶小提琴萨克斯钢 琴小 号笛 子第177页，共181页，编辑于2022年，星期二1、异丙苯在某催化剂上裂解生成苯，如催化剂为微球状，已知P1.06 gcm3,颗粒孔隙率0.52,Sg350m2g，求
37、在500，atm，异丙苯在催化剂微孔中的有效扩散系数。异丙苯的分子量为120，微孔的曲节因子，异丙苯苯的分子扩散系数为0.155cm2s。2、用直径为6毫米的球形催化剂进行一级不可逆反应AR+P,气相中的摩尔分数yA0.50，操作压力0.10133MPa，反应温度500，已知单位体积床层的反应速度常数为0.333s-1，床 层 空 隙 率 为0.5,组 分A在 颗 粒 内 的 有 效 扩 散 系 数 为0.00296cm2/s,外扩散传质系数为40mh，计算：(1)催化剂内扩散有效因子，其影响是否严重。(2)催化剂外表面浓度CAS，并说明外扩散影响是否严重。第178页，共181页，编辑于202
38、2年，星期二3、计算660和30atm下,在孔隙催化剂中,噻吩(分子量84)在氢气中的有效扩散系数。已知催化剂的比表面Sg180m2g，颗粒的孔隙率0.4，颗粒的密度p1.4cm3，分子扩散系数DAB0.052cm2s，微孔的曲节因子2，(颗粒为球型)。4、体积为100立方米的管式反应器内部充填半径为2.50毫米的球形颗粒催化剂，气体稳定时，每秒有0.24kmol的反应物按等温一级不可逆反应分解，反应物在颗粒内的有效扩散系数为1.210-6m2s，气流中反应物A的分压为0.10133MPa，T700。(1)试估计催化剂颗粒内部的内扩散有效因子。(2)若催化剂的活性提高一倍，微孔的有效扩散系数下
39、降为 710-7m2s，问内扩散效率因子为多少。(3)若催化剂活性提高一倍，有效扩散系数仍为710-7m2s，如果要求内扩散有效因子不变，问催化剂颗粒大小为多少？第179页，共181页，编辑于2022年，星期二5、某气固相一级不可逆催化反应，已知反应温度为350，在该温度下反应速度为1.1510-5molcm3.s，颗粒外表面A组分的浓度为1.110-5molcm3，的分子量为128，催化剂颗粒为球形，直径为0.18cm，颗粒密度为p=1.0cm3，孔隙率0.48，比表面Sm2，曲节因子2.9,若分子扩散可不考虑，试求催化剂的内扩散有效因子。6、某催化反应在500的催化剂粒子中进行，已知反应速
40、度式为mols.g催化剂，的单位为atm,颗粒为球形，半径为0.50cm，颗粒密度为0.80gcm3，粒子外表面上的分压为0.1atm，粒内组分的有效扩散系数为0.25cm2s，试求此颗粒的内扩散有效因子。第180页，共181页，编辑于2022年，星期二7、石油炼制过程中，常需要用空气进行催化剂的烧焦反应，使催化剂再生,反应可视为一级不可逆反应,已知烧焦反应于780,1.0133105Pa下进行，球形颗粒直径为毫米，催化剂时本征反应速度A0.42molm3.s，反应热为198000 Jmol,有效扩散系数为4.7510-7m2s，有效导热系数为0.366Wm.k，试求颗粒内最大温差及内扩散有效因子。第181页，共181页，编辑于2022年，星期二