lnE=29.06（kJ/mol）

k340M/3.2E11?ln?(?)k300M/12.68.314300340

??B???C，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求A、B和C的浓度随间变化65.考虑下述连串反应:A?k1k2的函数式。

解:

对于反应物A，应有:

?dCAdt?k1CA

积分得 CA?CA0exp(?k1t)

dCB?k1CA?k2CB?k1CA0exp(?k1t)?k2C对于B,应有 dtB

将上式两端乘以

exp(k2t)可得

exp(k2t)dCB?k2CBexp(k2t)dt?k1CA0exp[(k2?k1)t]dt

即

d[CBexp(k2t)?k1CA0exp[(k2?k1)t]dt 将上式积分得,

Ck1Bexp(k2t)?kCA0{exp[(k2?k1)t]?1}2?k1

Ck1B?k?kCA0{exp(?k1t)?exp(?k2t)}21

?CA?CB?CC?CA0

?CC?Ck2?kk1A0[1?exp(1t)?exp(?k2t)]C?A0?(CA?CB)k2?k1k2?k1

第三章 理想反应器1.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]

2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按处理。（理想混合反应器、平推流）

3.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、_______为目标进行优化的。（平均生产速率低）

4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）5.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。（反应时间t、空时τ）

V(?rA)(??Hr)6.全混流反应器的放热速率QG=______________。（v0?Cp）

7.全混流反应器的移热速率QT(1?UAv?c)?(TUATm0?)r=______________。（

0Pv0?cP）

8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（

QG?Qr）

dQ9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（QG?Qr?dQGr、

dTdT） 10.全混流反应器的返混_______。（最大）

11.平推流反应器的返混为_______。（零）

12.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。（平均停留时间、反应时间、空时）13.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）

14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______操作）

15．对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______全混流

16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为（零、最大）

17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流）

_______反应器YR最大、生产经费最

（循环反应器。（平推流、_______。 的平推流反应器。

18. 对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流） 19. 对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流） 20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流）

21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度

Topt?(E2?E1)kEC(1??A)Rln'01A0?k0E2(CR0?CA0?A)_______。（

）

?(E2?E1)kC(1??A)Rln'0A0T?k0(CR0?CA0?A)）

22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度e_______。（

23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0不包括下列哪一项_______。（B） tA. 加料时间 B.

24.在间歇反应器CA?0.01mol/l所需时间A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 25.在间歇反应器CA?0.01mol/l所需时间A. 400 B. 460 C. 500 D. 560

26.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为A. 空时τ B. 27.全混流反应器的容积效率A. ＜0 B. =0 C. 28.全混流反应器的容积效率A. ＜0 B. =0 C. 29.全混流反应器的容积效率A. ＜0 B. =0 C. 30.全混流釜式反应器最多可能有A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 31.全混流反应器中有A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

32.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。A. 间歇式反应器 B.33.一级不可逆液相反应装置的生产能力为50000 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.434.对于自催化反应，最合适的反应器为A. 全混流反应器 B. C. 循环操作的平推流反应器35.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为A. 平推流反应器 B. C. 循环操作的平推流反应器36.对于反应级数n＜A. 平推流反应器 B. C. 循环操作的平推流反应器37.对于反应级数n＞A. 平推流反应器 B. C. 循环操作的平推流反应器38.对于可逆放热反应，为提高反应速率应A. 提高压力 B.

反应时间 C. 行等温二级反应t=_______秒。（行等温一级反应t=_______秒。（反应时间t C. η大于1.0时，且随着η小于1.0时，且随着η=1.0时，该反应的反应级数_______个定常态操作点。个稳定的定常态操作点。全混流反应器 C. A2R，CA0kg产物R/天，MR=60_______ D. D. D. D. _______降低压力 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 → B，?rA?0.01C2Amol/l?s，当CA0P58

→ B，

?rA?0.01CAmol/l?s，当CA0

_______。（A） 停留时间t D. 平均停留时间t

?A的增大而增大，此时该反应的反应级数≥0 D. ＞0

?A的增大而减小，此时该反应的反应级数≥0 D. ＞0 n_______。（B） ≥0 D. ＞0 （C）

（B）

（D） 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器 2.30kmol/m3， 出口转化率xA?0.7，

每批操作时间

则反应器的体积V为_______m3（。C）V=50000/[2*2.3*0.7*60*(24/2.06)]

P58 。（D）

平推流反应器

全混流串接平推流反应器 _______。（D） 全混流反应器

全混流串接平推流反应器 _______。（B） 全混流反应器

全混流串接平推流反应器 _______。（A） 全混流反应器

全混流串接平推流反应器 。（C）

提高温度 D. 降低温度 mo/ll时1mo/ll时。（。（t求反应至求反应至

） ） t0?2.06h，?1中进A D）中进A ?，B）n_______An_______D_______??，，0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 P(主)AS(副)，其瞬间收率P随39.对于单一反应组分的平行反应

_______。（A）

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

P(主)AS(副)，其瞬间收率?P随CA增大而单调下降，则最适合的反应器为40. 对于单一反应组分的平行反应

?CA增大而单调增大，则最适合的反应器为

_______。（B）

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

41.简述理想反应器的种类？ 答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

42.简述分批式操作的完全混合反应器？ 答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。

43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。

44.对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

?k245.对于反应，rR1CA，E1；rS?k2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？rE1/RTESRk10e?k2?E110R?RTr??ECA?eCA答：对于平行反应

Sk20e2/RTk20，所以，当

E1＞E2提高R的选择性，提高R的收率。

46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m3·h，k=9.52×10kmol/m3

，MR?60，CR0?0，若转化率xA?0.7，装置的生产能力为50000 kg产物R/的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h） 解：反应终了时R的浓度为

CR?2CA0xA?3.22(kmol/m3)

t?CdxAA0?xA0kC?1xAdxA11Ak?01?x?lnAk1?xA k?9.52?109exp??7448.4???273?50???0.92

t?10.92ln11?0.7?1.31(h) VCRMR50000t?t?024

V?50000?2.0624?3.22?60?22.2(m3) (C)47.

CH2 = CHCH = CH2(A) + CH2 = CHCOOCH3(B)COOCH3以AlCl3

3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为0.5 m/h，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为CB0?184 mol/m3，催化剂的浓度为CD?6.63 mol/m3。速率方程?rA?kCACD，式中求丁二烯转化率为40%。求：1）反应器的体积V； 2）容积效率η。

h-1，CA0?2.3

CA0?96.5 mol/m3

，

m3/mol·ks，若要

不再向器内投料，也不出料，时应尽可能提高反应温度，方可

9exp[-7448.4/T] 天。求50℃等温操作所需反应器

该反应在全混流反应器中进行，

k=1.15×10-3

解：1） A + B → C

?rA??dCA?kCACD?kCA0(1?xA)CDdt ??CA0xACA0xAxA???rAkCA0(1?xA)CDk(1?xA)CD 对于全混流反应器 ∵

0.4???87.4(ks)?24.28(h)?31.15?10?(1?0.4)?6.63∴

Vv0 v0?0.5m3/h ∵

3∴V??v0?24.28?0.5?12.14m

?? 2）在分批式反应器内的反应时间为

t?C0.4dxAA0?xAdxA0?r?1AkCD?01?x?67(ks)A

??t67??87.4?0.766

48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m3·hCA0?2.3 kmol/m3，MR?60，CR0??0，若转化率xA?0.7，装置的生产能力为50000 所需反应器的有效容积和它的容积效率

？（用于非生产性操作时间t0

=0.75 h）

解：（1）进料速度v0

?CR?2CA0xA

?v500000CR?2CA0v0xA?24?MR

以CA0?2.3,xA?0.7,MR?60

v0?50000/(24?60?2?2.3?0.7)?10.78m3/h（2）反应器有效容积V

???VCA0xxAv?A?0kCAk(1?xA) ?V?v0xA?27.34m3k(1?xA)

t?CxAdxAA0(3)

?0kC?1Ak?xAdxA1101?x?lnAk1?xA k?9.52?109exp????7448.4?273?50???0.92

t?10.92ln11?0.7?1.31(h)

??t1.13??2.54?0.516

49. 现有一有效容积为0.75m3

的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m2

的冷却盘管。k?1.0788?109exp?一级不可逆的液相反应，其速率常数???5525.9?T??(h?1)，反应热

原料液中A的浓度CA0?0.2mol/l，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l要求原料液的进料流率为v0?3m3/h，反应器出口的反应液中CA?0.04mol/l所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度解：1)计算反应温度T

CAC?1A01?k?

×109exp[-7448.4/T] h-1，

kg产物R/天。求50℃等温操作

欲利用改反应器来进行A→R的

(??Hr)?20921J/molA，CP?2.929（J/g·℃）。

U=209.2（KJ/m2

·h·℃）。

T0。

，k=9.52

；定压比热。总传热系数

0.220.75?1)()?18?0.043

5525.9k?1.0788?109exp[?]T根据

T?308.6K V(?rA)(??Hr)?UA(T?Tm)T0?T?]v0?cP2）

k??(18?0.04?0.75?20921?209.2?5?(308.6?298.16)(CA0?1)CAT0?308.6?3?1050?2.929(CH3CO)2 (A) + H2O(B)2CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度1800 cm3

，求使乙酸酐的总转化率为CA0，离开第一釜为CA1，依次为CA2、CA3。

?CA0?CA11?∵

(?rA)1 (?rA)1?kCA1 ??CA0?CA1C111∴

kC?A1??xA1?1?A1CA01?k?11?k?1

CA2?1对第二釜CA11?k?2

对于等体积釜串联

?1??2??

CA2

C?1?xA2?1?1A0(1?k?)2(1?k?)2

x1A3?1?同理 (1?k?)3 ∴τ=2.3（min）

vV18000???2.3?782.6(cm3/min)

串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，

N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。x1A,N?1? (1?k?Ni)

N(个) 1 2 3

V（m3） 97.8 47.0 37.6 若采用分批式

1t?kln11???11A0.92ln1?0.9?2.503h tV??BV,其中?为N?1时

??97.810?9.78h ?V2.503B?9.78?97.8?25.03m3应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的 k=0.92h-1

，原料液的进料速度v0=10m3/h，要求最终转化率 ?297.4K

25℃，k=0.1556 min-1，采用三个等体积

60%时，进料速度v0。

k?0.92(h?1),?0?10m3h,xA

xA?0.9，试求V1、V2和总容积V。

0.9,50. 的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为解：初始浓度为

?试51. 计算解：利用52.速率常数解：对于一级不可逆反应应有