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1、第一章1、1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛得反应: 进入反应器得原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1、3(摩尔比),反应后甲醇得转化率达72%,甲醛得收率为69、2%。试计算（1） (1) 反应得选择性;（2） (2) 反应器出口气体得组成。解:(1)由(1、7)式得反应得选择性为: (2)进入反应器得原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1、3(摩尔比),当进入反应器得总原料量为100mol时,则反应器得进料组成为组分摩尔分率yi0摩尔数ni0(mol)CH3OH2/(2+4+1、3)=0、274027、40空气4/(2+4+1、3)=0、547954、79水1、3/(2+4+1、3)=
2、0、178117、81总计1、000100、0设甲醇得转化率为XA,甲醛得收率为YP,根据(1、3)与(1、5)式可得反应器出口甲醇、甲醛与二氧化碳得摩尔数nA、nP与nc分别为:nA=nA0(1-XA)=7、672 molnP=nA0YP=18、96 molnC=nA0(XA-YP)=0、7672 mol结合上述反应得化学计量式,水(nW)、氧气(nO)与氮气(nN)得摩尔数分别为:nW=nW0+nP+2nC=38、30 molnO=nO0-1/2nP-3/2nC=0、8788 molnN=nN0=43、28 mol所以,反应器出口气体组成为:组分摩尔数(mol)摩尔分率%CH3OH7、67
3、26、983HCHO18、9617、26H2O38、334、87CO20、76720、6983O20、87880、7999N243、2839、391. 1、 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳与氢合成甲醇,其主副反应如下:由于化学平衡得限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料得利用率,生产上采用循环操作,即将反应后得气体冷却,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。下图就是生产流程示意图冷凝分离合成 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h 循环压缩100kmol 放空气体原料气与冷凝分离后得气体组成如下
4、:(mol)组分原料气冷凝分离后得气体CO26、8215、49H268、2569、78CO21、460、82CH40、553、62N22、9210、29粗甲醇得组成为CH3OH 89、15%,(CH3)2O 3、55%,C3H9OH 1、10%,H2O 6、20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中,对1kg粗甲醇而言,其溶解量为CO2 9、82g,CO 9、38g,H2 1、76g,CH4 2、14g,N25、38g。若循环气与原料气之比为7、2(摩尔比),试计算:（1） (1) 一氧化碳得单程转换率与全程转化率;（2） (2)
5、甲醇得单程收率与全程收率。解:(1)设新鲜原料气进料流量为100kmol/h,则根据已知条件,计算进料原料气组成以质量分率表示如下:组分摩尔质量yi0(mol%)Fi0(kmol/h)质量分率xi0%CO2826、8226、8272、05H2268、2568、2513、1CO2441、461、466、164CH4160、550、550、8443N2282、922、927、844总计100100100其中xi=yiMi/yiMi。进料得平均摩尔质量Mm=yiMi=10、42kg/kmol。经冷凝分离后得气体组成(亦即放空气体得组成)如下:组分摩尔质量摩尔分率yiCO2815、49H2269、78
6、CO2440、82CH4163、62N22810、29总计100其中冷凝分离后气体平均分子量为 Mm=yiMi=9、554又设放空气体流量为Akmol/h,粗甲醇得流量为Bkg/h。对整个系统得N2作衡算得:5、38B/281000+0、1029A=2、92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得:10010、42=B+9、554A (B) 联立(A)、(B)两个方程,解之得A=26、91kmol/h B=785、2kg/h反应后产物中CO摩尔流量为FCO=0、1549A+9、38B/(281000)将求得得A、B值代入得FCO=4、431 kmol/h故CO得全程转化率为由已知循环气与新鲜气之
7、摩尔比,可得反应器出口处得CO摩尔流量为FCO,0=1000、2682+7、21000、1549=138、4 kmol/h所以CO得单程转化率为产物粗甲醇所溶解得CO2、CO、H2、CH4与N2总量D为粗甲醇中甲醇得量为(B-D)X甲/Mm=(785、2-0、02848B) 0、8915/32=21、25 kmol/h所以,甲醇得全程收率为Y总=21、25/26、82=79、24%甲醇得单程收率为Y单=21、25/138、4=15、36%2 反应动力学基础2、1解:利用反应时间与组分A得浓度变化数据,作出CAt得关系曲线,用镜面法求得t=3、5h时该点得切线,即为水解速率。切线得斜率为由(2、
8、6)式可知反应物得水解速率为2、2解:就是一个流动反应器,其反应速率式可用(2、7)式来表示故反应速率可表示为:用XAVR/Q0作图,过VR/Q0=0、20min得点作切线,即得该条件下得dXA/d(VR/Q0)值。VR/Q0min0、120、1480、200、260、340、45XA%20、030、040、050、060、070、0故CO得转化速率为2、3解:利用(2、10)式及(2、28)式可求得问题得解。注意题中所给比表面得单位换算成m2/m3。2、4解:由题中条件知就是个等容反应过程,且A与B得初始浓度均相等,即为1、5mol/l,故可把反应速率式简化,得由(2、6)式可知代入速率方程
9、式化简整理得积分得解得XA=82、76%。2、5解:题中给出450时得k2值,而反应就是在490下,故首先要求出490时得k2值。利用(2、27)试,求出频率因子A:490得Kp值由题给公式计算出求k1值: 求各组分得分压值:各组分得分率及分压值为NH310%pNH3=3MPaN219、06%pN2=5、718MPaH257、18%pH2=17、15MPaAr+ CH413、79%pAr+ CH4=4、137MPa反应速率为:2、6解: 图2、1 图2、2(1)可逆反应 可逆反应(2)放热反应 吸热反应 (3)M点速率最大,A点速率最小 M点速率最大,A点速率最小 (4)O点速率最大,B点速率
10、最小 H点速率最大,B点速率最小 (5)R点速率大于C点速率 C点速率大于R点速率 (6)M点速率最大 根据等速线得走向来判断H,M点得速率大小。2、7解:从题中可知,反应条件除了温度不同外,其它条件都相同,而温度得影响表现在反应速率常数k上,故可用反应速率常数之比来描述反应速率之比。2、8解:(1)求出转化率为80%时各组分得分压:以100mol为基准xSO2O2SO3N207、011、0082、0100、00、807(1-0、80)=1、411-5、60、5=8、25、6082、097、2 (2)求与上述组成对应得平衡常数KP值:(3)求平衡温度Te(4)利用(2、31)式求逆反应活化能值
11、(5)利用(2、31)式求最佳温度TOP2、9解:反应物A得消耗速率应为两反应速率之与,即利用(2、6)式积分之2、10解:以100mol为计算基准,设X为三甲基苯得转化率,Y为生成得甲苯摩尔数。（1） (1) 用物料衡算求出口气体组成:组分名称X=0时X=0、8时三甲基苯(A)33、3333、33(1-X)氢(B)66、6766、67-33、33X-Y二甲基苯(C)033、33X-Y甲烷(D)033、33X+Y甲基苯(E)0Y100、0100、0由题给条件可知,混合气中氢得含量为20%,所以有:66、67-33、33X-Y=20解得Y=66、67-33、330、8-20=20、01kmol(
12、甲苯量)生成得二甲基苯量:33、330、8-20、01=6、654kmol生成得甲烷量:33、330、8+20、01=46、67kmol剩余得三甲基苯量:33、33(1-0、8)=6、666kmol氢气含量为:20kmol故出口尾气组成为:三甲基苯6、666%,氢气20%,二甲基苯6、654%,甲烷46、67%,甲基苯20、01%。（2） (2) 由题给条件可知,三甲基苯得出口浓度为:2、11解:(1)恒容过程,其反应式可表示为:反应速率式表示为:设为理想气体,反应物A得初始浓度为:亚硝酸乙脂得分解速率为:乙醇得生成速率为:(2)恒压过程,由于反应前后摩尔数有变化,就是个变容过程,由(2、49
13、)式可求得总摩尔数得变化。由于反应物就是纯A,故有:yA0=1。由(2、52)式可求得组分得瞬间浓度:乙醇得生成速率为:2、12解:(1)由题意可将反应速率表示为:对于恒容过程,则有当XA0=0、8时(2)对于恒压过程,就是个变容反应过程,由(2、49)式可求得总摩尔数得变化反应物A得原始分率:由(2、52)式可求得转化率为80%时得浓度:2、13解:方法(1),先求出总摩尔变化数。首先将产物得生成速率变为对应得反应物得转化速率:总反应速率为:以一摩尔反应物A为基准,总摩尔变化数为:初始浓度为:则有方法(2),可将CA表示为:方法(3),利用物料衡算可分别求出反应物A生成R及S得瞬间选择性SR
14、,SS,因而可求出产物R及S得收率yR,yS,求得A转化率为85%时得分率:其中:2、14解:根据速率控制步骤及定态近似原理,除表面反应外,其它两步达到平衡,描述如下:以表面反应速率方程来代表整个反应得速率方程:由于将代入上式得:整理得:将代入速率方程中其中2、15解:根据速率控制步骤及定态近似原理,除表面反应步骤外,其余近似达到平衡,写出相应得覆盖率表达式:整个反应得速率方程以表面反应得速率方程来表示:根据总覆盖率为1得原则,则有:或整理得:将代入反应速率方程,得:其中2、17解:根据题意,假设反应步骤如下:并假设第二步就是控制步骤,其速率方程就代表了整个反应得速率方程:其余得两步可认为达到
15、平衡,则有:由于,有:将代入速率式,得:式中。故上述假定与题意符合。但上述假定得反应步骤不就是唯一得。2、18解:先用积分法求其动力学方程。设为一级不可逆反应,其速率表达式为:积分得:用t作图。t(h)012345678900、4420、8311、2531、6092、1082、4572、8623、4383、843作图得一直线,其斜率为0、425h-1,故假设一级反应就是合理得,其动力学方程可表示为:用微分法求解动力学方程首先用CAt曲线,在曲线上取时间为0,1,2,9h所对应点得切线,为了准确可采用镜面法,求得各切线得斜率即为对应得dCA/dt之值,然后再以dCA/dtCA作图,所求得dCA/
16、dt值如下表所示:t(h)0123456789CA(mol/l)1、400、900、610、400、280、170、120、080、0450、03dCA/dt(mol/l、h)0、700、450、2950、1910、1470、0950、060、0330、0250、015设为一级不可逆反应,用dCA/dtCA作图得一直线,其斜率为0、5h-1,其动力学方程可表示为:或将速率方程直线化,即两边取对数,得:可简化为y=b+ax形式,利用多元回归,可求得反应级数n=1、0041,反应速率常数值为k=0、4996。还可用一数学公式来拟合CAt曲线,然后再将该数学公式对t求导,求得dCA/dt之值,此法会
17、比作图法来得准确。3 釜式反应器3、1解:(1)(2) 因为间歇反应器得反应时间与反应器得大小无关,所以反应时间仍为2、83h。3、2解:氯乙醇,碳酸氢钠,与乙二醇得分子量分别为80、5,84 与 62kg/kmol,每小时产乙二醇:20/62=0、3226 kmol/h每小时需氯乙醇:每小时需碳酸氢钠:原料体积流量:氯乙醇初始浓度:反应时间:反应体积:（2） (2) 反应器得实际体积:3、3解:用A,B,R,S分别表示反应方程式中得四种物质,利用当量关系可求出任一时刻盐酸得浓度(也就就是丙酸钠得浓度,因为其计量比与投量比均为1:1)为:于就是可求出A得平衡转化率:现以丙酸浓度对时间作图:由上
18、图,当CA=0、051514、7mol/l时,所对应得反应时间为48min。由于在同样条件下,间歇反应器得反应时间与反应器得大小无关,所以该生产规模反应器得反应时间也就是48min。丙酸得产量为:500kg/h=112、6mol/min。所需丙酸钠得量为:112、6/0、72=156、4mol/min。原料处理量为:反应器体积:实际反应体积:3、4解:(1) (由数值积分得出)(2)若A全部转化为R,即XA=1、0,则由上面得积分式知,t,这显然就是不可能得。3、5解:(1)因为B过量,所以:恒容时: (A) (B)(B)式除以(A)式得:解此微分方程得: (C)将t1,CA,CC及t2,CA
19、,CC数据代入(C)式化简得:解之得: (2)先求出最大转化率:(3)产物C得最大收率:产物C得最大浓度:3、6 解:根据题中给得两种反应情况,可分别列出微分方程,然后进行求解。但仔细分析这两种情况,其实质就是下述反应得特例: (A)当时,(A)式变为 (B)当时,(A)式变为 (C)当时,(A)式变为 (D)其中式(D)即为书讲得一级不可逆连串反应。可见只要得到(A)式得解,则可容易化简得到(B),(C)及(D)式得解。对于(A)式,可列出如下微分方程组: (1) (2) (3)由题意知初始条件为: (4)联立求解此微分方程组可得: (5) (6) (7)式中,由如下式确定: (8) (9)
20、现在可用上述结果对本题进行计算:(1)由(5)(9)式得(2)当t时,由(5)(9)式得(3)此时为得情况,当t时,由得:3、7解:(1)由上式知,欲使S增加,需使CA低,CB高,但由于B得价格高且不易回收,故应按主反应得计量比投料为好。(2)保证CA低,CB高,故可用下图所示得多釜串联方式:(3)用半间歇反应器,若欲使CA低,CB高,可以将B一次先加入反应器,然后滴加A、3、8解:(1)苯酚浓度苯酚产量(2)全混流反应器苯酚产量(3)说明全混釜得产量小于间歇釜得产量,这就是由于全混釜中反应物浓度低,反应速度慢得原因。(4)由于该反应为一级反应,由上述计算可知,无论就是间歇反应器或全混流反应器
21、,其原料处理量不变,但由于CAB增加一倍,故C苯酚也增加一倍,故上述两个反应器中苯酚得产量均增加一倍。3、9解:(1)第二章2、9题已求出t=0、396h=24、23min(2) (3)若转化率仍为0、95,且温度为常数,则D得瞬时选择性为:D得收率:这说明能使D得收率达到70%(4)对全混流反应器,若使=t=0、3958h,则有解之得:CA=0、4433所以:这说明在这种情况下转化率达不到95%。（1） (5) 对全混流反应器,若X=0、95,则R得收率为:(6)依题意知半间歇式反应器属于连续加料而间歇出料得情况。为了求分组A得转化率及R得收率,需要求出A及R 得浓度随时间得变化关系,现列出
22、如下得微分方程组:对A: (1)对R: (2) (3)在反应时间(t=0、4038h,为方便起见取t 0、4h)内将0、4 m3得A均速加入反应器内,故采用间歇釜操作时,原料为A与B得混合物,A得浓度为2kmol/ m3、现采用半间歇釜操作,且,故可算出原料A得浓度为:由于:代入(1),(2)式则得如下一阶非线性微分方程组: (4) (5)初始条件:t=0,CA=0,CR=0可用龙格-库塔法进行数值求解。取步长t=0、02h,直至求至t=0、4h即可。用t=0、4h时得CA与CR可以进行A得转化率与R得收率计算:式中VA为所加入得A得体积,且VA=0、4m3;CA0为所加入得A得浓度,且CA0
23、=7kmol/m3;V为反应结束时物系得体积,V=1、4m3。同理可以计算出R得收率:3、10解:(1)对上式求dVr/dXA1=0可得:将XA2=0、9代入上式,则解之得XA1=0、741所以总反应体积得最小值为(2)即解得CB1=0、005992 kmol/m3同理解得CB2=0、00126 kmol/m3B得收率:(3)目标函数改为B得收率,这时得计算步骤如下:对于第i个釜,组分A,B得衡算方程分别为:对A: 对B: 当i=1时, (1) (2)当i=2时, (3) (4)由(1)式解出CA1代入(2)式可解出CB1; 由(1)式解出CA1代入(3)式可解出CA2;将CB1及CA2代入(
24、4)式可解出CB2,其为1,2得函数,即 (5)式中CA0为常数。由题意,欲使CB2最大,则需对上述二元函数求极值:联立上述两个方程可以求出1及2。题中已给出Q0,故由可求出CB2最大时反应器系统得总体积。将1,2代入(5)式即可求出B得最高浓度,从而可进一步求出YBmaX、将1,2代入CA2,则由XA2=(CA0-CA2)/CA0可求出最终转化率。3、11解:即得:整理得:解得:XAf=0、821反应器出口A,B得浓度分别为:3、1(1) 所需得反应体积;（1） (2) B及D得收率。已知操作温度下,k1=6、8510-5l/mol、s;k2=1、29610-9s-1; k3=1、17310
25、-5l/mol、s ;B得分子量为140;D得分子量为140。解:因MB=MD=140,所以MA=MC=70 (1) (2) (3)由(2),(3)式分别得: (4) (5)将(4),(5)式及上述数据代入(1)式,可整理为得代数方程式,解之得=3、831105s=106、4h（1） (1) 反应体积（2） (2) 将代入(4)式得,所以B得收率为:对A作物料衡算:所以有:所以D得收率为:3.20解:(1)二个300 l全混串联釜,XA2=0、989, (1) (2)解得:XA1=0、8951代入(1)式求出此系统得体积流量:3、8题中已算出。因为最终转化率相同,故生产能力增加168、7/16
26、、02=10、53倍。(2)二个300l釜并联,在最终转化率相同时,Q0增加一倍,生产能力也增加一倍。3.21解:（1） (1) 求转化率:解得:XAf=0、8221反应器出口物料中醋酐浓度: 3.22 解:（1） (1) 一级不可逆反应:所以Q0=0、109m3/h丙二醇得浓度=丙二醇得产量=(2) 采用定态下连续操作所以Q0=0、109m3/h丙二醇得产量=(3)因连续釜在低得反应物浓度下操作,反映速率慢,故产量低。4 管式反应器4、1在常压及800等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应:在反应条件下该反应得速率方程为:式中CT及CH分别为甲苯及氢得浓度,mol/l,原料处理量为2km
27、ol/h,其中甲苯与氢得摩尔比等于1。若反应器得直径为50mm,试计算甲苯最终转化率为95%时得反应器长度。解:根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程,原料甲苯与氢得摩尔比等于1,即:,则有:示中下标T与H分别代表甲苯与氢,其中:所以,所需反应器体积为:所以,反应器得长度为:4、2根据习题3、2所规定得条件与给定数据,改用活塞流反应器生产乙二醇,试计算所需得反应体积,并与间歇釜式反应器进行比较。解:题给条件说明该反应为液相反应,可视为恒容过程,在习题3、2中已算出: 所以,所需反应器体积:由计算结果可知,活塞流反应器得反应体积小,间歇釜式反应器得反应体积大,这就是由于间歇式反应器有辅助时间造成得。
28、4、3 1、013105Pa及20下在反应体积为0、5m3得活塞流反应器进行一氧化氮氧化反应:式中得浓度单位为kmol/m3。进气组成为10%NO,1%NO2,9%O2,80%N2,若进气流量为0、6m3/h(标准状况下),试计算反应器出口得气体组成。解:由NO氧化反应计量方程式可知此过程为变容过程,其设计方程为: (A) 示中A,B分别代表NO与O2。由题意可知,若能求得出口转化率,由(2、54)式得:便可求出反应器出口气体组成。已知:所以,反应速率为:再将有关数据代入(A)式: (B)用数值积分试差求得:因此,另:本题由于惰性气体N2占80%,故此反应过程可近似按恒容过程处理,也不会有太大
29、得误差。4、4在内径为76、2mm得活塞流反应器中将乙烷热裂解以生产乙烯:反应压力及温度分别为2、026105Pa及815。进料含50%(mol)C2H6,其余为水蒸汽。进料量等于0、178kg/s。反应速率方程如下:式中pA为乙烷分压。在815时,速率常数,平衡常数,假定其它副反应可忽略,试求:（1） (1) 此条件下得平衡转化率;（2） (2) 乙烷得转化率为平衡转化率得50%时,所需得反应管长。解:(1)设下标A乙烷,B乙烯,H氢。此条件下得平衡转化率可按平衡式求取:若以1摩尔C2H6为基准,反应前后各组分得含量如下:反应前 1 0 0 1 2平衡时 1-Xe Xe Xe 1 2+ Xe
30、因此,平衡时各组分分压为:将其代入平衡式有:解此一元二次方程得:（2） (2) 所需得反应管长:首先把反应速率方程变为以保证速率方程得单位与物料衡算式相一致。已知:代入物料衡算式有其反应管长:4、5于277,1、013105Pa压力下在活塞流反应器进行气固相催化反应:催化剂得堆密度为700kg/m3,在277时,B得转化速率为:式中得分压以Pa表示,假定气固两相间得传质阻力可忽略不计。加料组成为23%B,46%A,31%Q(均为重量%),加料中不含酯,当XB=35%时,所需得催化剂量就是多少？反应体积时多少？乙酸乙酯得产量为2083kg/h。解:由反应计量方程式知反应过程为恒容过程,将速率方程
31、变为B组分转化率得函数,其中:为求各组分初始分压,须将加料组成得质量百分比化为摩尔百分比,即12、34%B,32、1%A,55、45%Q。于就是有:将上述有关数据代入设计方程:采用数值积分便可得到所需得催化剂量:其反应体积为:4、6二氟一氯甲烷分解反应为一级反应:流量为2kmol/h得纯CHClF2气体先在预热器预热至700,然后在一活塞流反应器中700等温下反应。在预热器中CHClF2已部分转化,转化率为20%。若反应器入口处反应气体得线速度为20m/s,当出口处CHClF2得转化率为40、8%时,出口得气体线速度时多少？反应器得长度就是多少？整个系统得压力均为1、013105Pa,700时
32、得反应速率常数等于0、97s-1。若流量提高一倍,其余条件不变,则反应器长度就是多少？解:反应历程如下图所示:反应器预热器 温度 T0 Tin Tf=TiN线速度 u0 uin uf转化率 XA0=0 XA,in XA,f该反应为变容过程,其中,由(2、50)式知:由已知条件,且考虑温度得影响可算出转化率为零时得线速度:其出口处气体线速度为:由设计方程计算出反应器长度:那么需求出以反应器入口为基准得出口转化率XAf。据XA=FA0-FA/FA0,可求出FA,in=1、6kmol/h,FAf=1、184kmol/h,所以,XAf=(1、6-1、184)/1、6=0、26。因而有:这就是由于反应器
33、得截面积没有固定,固定得就是反应气体得线速度等条件,因此,当流量提高一倍时,而其余条件不变,则反应器得长度并不变,只就是其截面积相应增加。4、7拟设计一等温反应器进行下列液相反应:目得产物为R,且R与B极难分离。试问:（1） (1) 在原料配比上有何要求？（2） (2) 若采用活塞流反应器,应采用什么样得加料方式？（3） (3) 如用间歇反应器,又应采用什么样得加料方式？解:对于复合反应,选择得原则主要就是使目得产物R得最终收率或选择性最大,根据动力学特征,其瞬时选择性为:由此式可知要使S最大,CA越小越好,而CB越大越好,而题意又给出R与B极难分离,故又要求CB不能太大,兼顾二者要求:(1)
34、原料配比,如果R与B极难分离为主要矛盾,则除去第二个反应所消耗得A量外,应按第一个反应得化学计量比配料,而且使B组分尽量转化。(2)若采用PFR,应采用如图所示得加料方式,即A组分沿轴向侧线分段进料,而B则在入口处进料。(3)如用半间歇反应器,应采取B一次全部加入,然后慢慢加入A组分,直到达到要求得转化率为止。4、8在管式反应器中400等温下进行气相均相不可逆吸热反应,该反应得活化能等于39、77kJ/mol。现拟在反应器大小,原料组成及出口转化率均保持不变得前提下(采用等温操作),增产35%,请您拟定一具体措施(定量说明)。设气体在反应器内呈活塞流。解:题意要求在反应器大小,原料组成与出口转
35、化率均保持不变,由下式:可知,Q0与反应速率常数成正比,而改变反应温度又只与k有关,所以,提高反应温度可使其增产。具体值为:解此式可得:T2=702、7K。即把反应温度提高到702、7K下操作,可增产35%。4、9根据习题3、8所给定得条件与数据,改用活塞流反应器,试计算苯酚得产量,并比较不同类型反应器得计算结果。解:用活塞流反应器:将已知数据代入得:解得:,所以苯酚产量为:由计算可知改用PFR得苯酚产量远大于全混流反应器得苯酚产量,也大于间歇式反应器得产量。但间歇式反应器若不计辅助时间,其产量与PFR得产量相同(当然要在相同条件下比较)。4、10根据习题3、9所给定得条件与数据,改用活塞流反
36、应器,反应温度与原料组成均保持不变,而空时与习题3、9(1)得反应时间相同,A得转化率就是否可达到95%？R得收率就是多少？解:对于恒容过程,活塞流反应器所需空时与间歇反应器得反应时间相同,所以A得转化率就是可以达到95%得。R得收率与间歇反应器时得收率也相同,前已算出收率为11、52%。4、11根据习题3、14所给定得条件与数据,改用活塞流反应器,试计算:(1)所需得反应体积;(2)若用两个活塞流反应器串联,总反应体积就是多少？解:(1)用PFR时所需得反应体积:(2)若用两个PFR串联,其总反应体积与(1)相同。4、12在管式反应器中进行气相基元反应:,加入物料A为气相,B为液体,产物C为
37、气体。B在管得下部,气相为B所饱与,反应在气相中进行。已知操作压力为1、013105Pa,B得饱与蒸汽压为2、532104Pa,反应温度340,反应速率常数为102m3/mol、min,计算A得转化率达50%时,A得转化速率。如A得流量为0、1m3/min,反应体积就是多少？解:此反应为气相反应,从化学计量方程式瞧,就是变容反应过程,但气相中pB为常数,故可瞧成恒容过程。假定为理想气体,其中:当XA=50%时,A得转化速率为:当时,所以,此时所需反应体积为:4、13在一活塞流反应器中进行下列反应:两反应均为一级,反应温度下,k1=0、30min-1,k2=0、10min-1。A得进料流量为3m3/h,其中不含P与Q,试计算P得最高收率与总选择性及达到最大收率时所需得反应体积。解:对一级连串反应可得如下关系就是: (A)若求最高收率,即令:,可得到:将(XA)m代入(A)式得最高收率:P得总选择性:达到最大收率时得反应体积为:4、14液相平行反应:式中为化学计量系数。目得产物为P。（1） (1) 写出瞬时选择性计算式。（2） (2) 若,试求下列