1、7-36醋酸甲酯的水解反應如下：產物 在反應中起催化作用。已知反應速度與醋酸甲酯和醋酸的濃度成正比。（1）間歇反應器中，醋酸甲酯和醋酸初始濃度分別為500mol/m3和50mol/m3。實驗測得當反應時間為5400s時，醋酸甲酯的轉化率為70%，求反應速率常數和最大反應速度。（2）CSTR，要使醋酸甲酯轉化率達到80%，停留時間應為多少？（3）PFR，要使醋酸甲酯轉化率達到80%，停留時間應為多少？（4）CSTR與PFR串聯，要使醋酸甲酯轉化率達到80%，總停留時間應為多少？各反應器中停留時間分別為多少？（5）循環流動反應器，進料為純的醋酸甲酯，初始濃度仍為500mol/m3，出口醋酸甲酯轉化

2、率為80%，要使停留時間最小，循環比應為多少？33233CH COOCHH OCH COOHCH OH3CH COOH（1）30003000006330,max,0,50050550/500 (10.7)150/()ln()1500 (550 150)ln1.106 10/ ()550*5400150 (550500)275/2()()0.08TAPAATATATATA optAA optTA optcccmol mcmol mcccc ktccckmmol sccmol mrkccc3364/ ()molms（2）3000500 (10.8)100/()()8037AfAAfAAfAAfTA

3、fcmol mccccrkcccs（3）00000()1ln6258()ATAfTAfTAcccsc kccc（4）1301,0111012012275/22690()12473()5163AfATAA optAAATAcAcATAcccmol mccskcccdcskcccs （5）100opt0:1(1)(1)(1)ln(1)(1)1(1)1ln(1)1(1)=0.80.741(1)1ln6446(1)AfAxAfARRxRAAAAAfRAfAfAfAfAfRAAfRxdxvRvRVkcxxkcRxdVdRRxRRxRRxxRRxVRsvkcRx根據循環反應器計算公式求=0得用試差法求得，

4、當時，代入循環反應器計算得7-37212120020022.00.4:2.011=0.7142.00.410.210.2 *10 * (10.8)0.714 * 0.80.5711.4282.00.4:110.2AfAfAoAoAAAAAAAAAAAfAAfAAfAfccAcAcAAAfAArrrccCSTRrcrcccxcccchrccPFRdcdcccccc 20.4760.476 * 0.80.3810.4242.00.4AfAofAcAcAAxdchcc 在一定的反應溫度下A發生下述平行反應：其中R是主產物，S是副產物。原料為純的反應物A，初始濃度為10kmol/m3。出口A的轉化率為

5、80%。比較CSTR和PFR中，R的選擇率、收率及停留時間。反應過程中體積的變化可忽略不計。12312322.0(/()20.2(/()AkAkARrcmolmhASrcmolmh 8-112325332535551 21 31 21 3510107.854104436103610458.365/ ()7.85410458.3651 103600Re4.2443 103 100.751410Re1.94.2440.753.5563.5564101PgPDSGkgmhSd GScDShAScShDkd3233,4,140.142/10666000/1 100.11.174100.14260001

6、11111.17410PnA bgA bgmsammdkckDak ack aDa等溫固定床反應器，氣固催化反應 ，一級反應，已知反應器直徑為10mm。進口氣體流量36L/h，催化劑顆粒直徑1mm，在反應溫度下，反應速率常數k=0.1s-1（以催化劑體積為基準）。假定反應物系氣體密度為1kg/m3，粘度為3*10-5Pa.s，擴散系數為4*10-5m2/s，估算 ？AP8-21流化床反應器，氣固催化，反應速率方程 ，已知k=0.741s-1，氣速為0.2m/s，氣體擴散系數為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-

7、4m，流化床傳質關聯式為 ，估算 ？AArkc0.51 21 220.6ReShSc45551 21 31 21 354234,4100.20.558Re1.4883 103 100.6720.58881020.6 Re20.61.4880.6722.6412.6418100.528/4106(1)6(10.5)7500/410PgPPA bd uScDShScShDkmsdammdkcDa4,140.7411.871 100.5287500111111.871 10ngA bgkk ack aDa8-7一級流固催化反應，在 的球形催化劑顆粒上進行，床層孔隙率 ，流體線速度為u=0.1m/s，

8、以固定床反應速率常數k=0.5s-1算，計算下列兩種情況外擴散的影響：（1）流體混合平均密度 ，黏度 ，擴散系數 。（2）流體混合平均密度 ，黏度 ，擴散系數 。5Pdmm0.431/gkg m53 10Pa s 524 10/Dms3310/fkg m310 Pa s1028 10/Dms 35551 21 31 21 353233,5 100.1 1Re16.673 103 100.751410Re1.916.670.757.0477.0474100.0564/5 106(1)6(10.4)720/5 100.PgPPnA bgA bgd uScDShAScShDkmsdammdkckDa

9、k ack a150.01230.0564720110.988110.0123Da(1)33333101 21 31 21 31053233,5100.1 10Re5001010125010810Re1.95001250457.659457.6598107.32310/5106(1)6(10.4)720/510PgPPnA bgA bd uScDShAScShDkmsdammdkckDak ac510.59.4847.32310720110.095119.484gk aDa(2)8-14固體催化劑上進行A的一級分解反應，已知顆粒直徑dp=2.4mm，固體顆粒與氣體給熱系數h=167.2kJ/(

10、m2h)，傳質分系數kg=300m3/(m2(cat)h)，顆粒有效擴散系數De=5*10-5m3/(m(cat)h)，顆粒有效導熱系數 ，反應參數：求：(1)氣膜阻力是否有影響； (2)內擴散阻力是否有強的影響； (3)估計顆粒內部溫度差以及顆粒表面與氣流主體的溫度差。1.672/( ()ekJm cath3,53()167.2/,20/(0.1,336),10()rA bHkJ molAcmol mMPaCRmol m cath233531,311662500/2.410106.6710300250020116.67101PgA bammdRDak acDa對一級反應，外擴散影響可忽略(1

11、)352225,2.41010214420510PA ber RcD 內擴散影響嚴重(2)53,max3,1()510167.210200.11.67210()()()(1)()40erA esergSbA bA esrgA esA bA brgA bDHcTCHkTTcchHkcchcHkcDahC顆粒內溫差：顆粒表面與氣流主體溫差：(3)8-15在一轉框反應器中測得氣固催化反應實驗數據如下表：若顆粒溫度均勻，且等于氣流主體溫度，試分析內外傳質阻力情況。實驗序號實驗序號（1）（2）（3）進料流量V896進口濃度cA0344出口濃度cAf222催化劑重量W493顆粒直徑dp221轉速N2005

12、00500實驗序號實驗序號（1）（2）（3）表觀速率RA2240AAfAccRVW由（1）（2）組，dp相同，N不同，但RA不變，表明外擴散不存在影響；由（2）（3）組，dp不同，N相同，但RA不同，表明內擴散影響嚴重。8-18用直徑6mm的球形催化劑顆粒進行一級不可逆反應，氣相主體中反應物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速率常數k=0.333s-1，床層孔隙率為0.5，組分A的粒內有效擴散系數De= 2.96*10-3cm2/s ，外擴散系數為40m/h，求：（1）催化劑的內表面利用率，并判斷內擴散影響程度；（2）催化劑外表面濃度cA

13、，es，并判斷外擴散影響程度；（3）計算表觀反應速率。320.3330.34.5(1)2.9610(10.5)311()0.52tanhPekRD表明內擴散影響嚴重(1),2,233,2,3,3,=()6(1)6(10.5)500/6100.520.3330.03124050036000.101330.50.00788/0.0083157730.00764/gA bA esA esPA bA esA esgAA bA esR kacckcammdcckck aPyckmolmRTckmolm表明有外擴散影響，但不嚴重(2),3=()40500(0.007880.00764)3600=/ (s)

14、gA bA esR kacckmolm(3)*例8-12（p131）化學反應工程原理例題與習題8-21苯加氫制環己烷的催化反應，反應溫度為150，測得反應速率常數k=5s-1，有效擴散系數De= 0.2cm2/s。求：（1）當顆粒直徑為100m時，內擴散影響是否排除；（2）若保持催化劑內部效率因子 ，則催化劑顆粒直徑應該是多少。20.86421001050.02520.210311()0.999961tanhPekRD內擴散影響可排除(1)450050025005003355000.21031131()()=0.8tanh5005004.12108.2410PPPPPPPeRRRRPPPPkR

15、RRDeeReeRMatlabRmdm編程求解(2)10-1已知反應 ，液體平均熱熔為1.003 kJ/(kgK), 密度為0.5 kg/m3，反應熱為(-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，流率通過反應器，求該過程的絕熱溫升？ABP630000.1 100.081.61/8.314(325273)()402.4AAAadpPcykmolmRTH cTKc10-2醋酸乙烯生產在列管式反應器中進行，已知反應活化能E=50.16kJ/mol，床層平均溫度為130，床層熱點溫度為188，試從反應器熱

16、穩定性要求計算冷卻介質溫度。2,max238.314(188273)(188273)50.1610426cRTTTEK10-7一級不可逆熱反應 ，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，進料流量為100 L/min，進料溫度為288K，反應速率方程為：反應熱(-H)=209.2 kJ/mol，反應物料密度和比熱均為常數，其值分別為1.05和2.93 J/(g K)，試計算在絕熱條件下是否存在多態，并計算A的轉化率。 AP00000022()()()()()=1+()1+(1+)pARAAppAAAgAv cTTH kc VHHTTkcAkcAcccCSTRckkTTAckdQAcEkdTRTk 先考慮是否存在多態。對絕熱過程坐熱量衡算：（令）中，一級反應，有代入上式得： 求導可得: 75525.61.798 10 exp()/(min)AArcmolLT2022232230max222(2)() (1+)0-2=21.5 1015m