《化学反应工程》第二版习题
第六章习题
1. 在一总长为4m的填充床中，气体以2500kg·mhr的质量流率通过床层。
床层体安装直径为3mm的球形催化剂颗粒，空隙率为0.45，气体密度为
2.9kg·m，其粘度为1.8╳10kg·ms。求床层的压降。
2. 不可逆反应2A+B→R，若按均相反应进行，其动力学方程为：
?rA=3.8×10pApB mol·Lhr
在催化剂存在下，其动力学方程为：
?rA?10?2-2-1
-3-5-1-1
-32-1-1
pApB2A256.3?22.1p?3.64pR?1?1mol?hrgcat
若反应在101.33kPa下恒温操作，进料组分中pA=5.07kPa，pB=96.26kPa，催化剂的堆积密度为0.6g·cm-3。试求在一维拟均相反应气中为保证出口气体中A的转化率为93%，两种反应器所需的容积比。（式中，p的单位为kPa）
3. 在铝催化剂上进行乙腈的合成反应
C2H2+NH3→CH3CN+H2+92.14kJ
(A) (B) (R) (S)
设原料气的体积比为C2H2:NH3:H2=1:2.2:1。采用三段绝热式反应器，段间间接冷却，使各段出口温度均为550℃，每段入口温度也相同，其反应动力学方程可近似表示为：
??7960?4?rA?3.08?10exp???1?xA?T??kmol?hrgcat
?1?1流体的平均热容CP=128J·mol-1K-1。若要求乙腈的转化率为92%，且日产乙腈20吨，求各段的催化剂量。
4. 在一固定床反应器中，填充5.40m3的催化剂。在550℃，101.33kPa下进行
2A→2R+S的反应，用水蒸汽作稀释剂，反应物A与水蒸气的配比为1:4（摩尔比）。标准状态下加料量为1.0m3hr-1，出口转化率为50%，当反应
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《化学反应工程》第二版习题
速率采用?rA??1dnAVdt（其中V是催化剂填充体积）的定义时，550℃
-1
下的反应速率常数为1.0hr。若忽略外扩散的影响，并假定有效因子在床层内为一常数，求其有效因子。
5. 在T?x图上，①为平衡曲线，②为
x ① 最佳温度曲线，AMN为等转化率曲
线，指出最大速率点和最小速率点。A ② D M BCD为等温线，指出最大速率点和C N 最小速率点。
B T 6. 在T?x图上，定性绘出三段间接换
热SO2氧化反应的操作线。
在T?x图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线。
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《化学反应工程》第二版习题
第七章习题
1. 某合成反应的催化剂，其粒度分布如下：
6
dp╳10/m 40.0 31.5 25.0 16.0 %/(wt) 4.60 27.05 27.95 30.07
10.0
6.49
5.0 3.84
已知εmf=0.55，ρP=1300kg.m-3。在120℃及101.3kPa下，气体的密度ρ=1.453
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kg.m，μ=1.368╳10mPa·s。 求初始流化速度。
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2. 计算粒径为80╳10 m的球形颗粒在20℃空气中的逸出速度。颗粒密度
ρP=2650 kg·m-3，20℃空气的密度ρ=1.205 kg·m-3，空气此时的粘度为μ=1.85
-2
╳10mPa·s。
3. 在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为51╳10-6m，颗粒密度ρP=2500
kg·m，静床空隙率为0.5，起始流化时床层空隙率为0.6，反应气体的密度为1 kg·m，粘度为4╳10mPa·s。试求： 1．初始流化速度 2．逸出速度 3．操作气速
4. 在一直径为2m，静床高为0.2m的流化床中，以操作气速u=0.3m·s-1的空
气进行流态化操作，已知数据如下： dp=80╳10-6 m，ρP=2200 kg·m-3，ρ=2 kg·m-3，μ=1.90╳10-2mPa·s，εmf=0.5
求床层的浓相段高度及稀相段高度。
5. 例7-3中如果要求出口气体中关键组分转化率为xAf=0.98，催化剂用量应取多少？
6. 例7-3中如果将操作气速由u=0.12m·s-1提高到0.2 m·s-1，出口气体中关键
组分转化率是多少？床层高度有何变化？
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-2
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《化学反应工程》第二版习题
第八章习题
1. 以25℃的水用逆流接触的方法吸收空气中的CO2，试求在操作时
（1） 气膜和液膜的相对阻力是多少？
（2） 采用哪种最简单形式的速率方程来设计计算吸收塔。 已知CO2在空气和水中的传质数据如下： kAG=0.789mol·hr-1m-2kPa-1 kAL=25L·hrmHA=3039.9kPa·L·mol-1
-1
-2
2. 若采用NaOH水溶液吸收空气中的CO2，反应过程属瞬间反应
CO2+2OH-=2H++CO32-
吸收温度为25℃（题1数据可用），请计算： （1） 当pCO2=1.0133kPa，cNaOH=2mol·L-1时的吸收速率； （2） 当pCO2=20.244kPa，cNaOH=0.2mol·L时的吸收速率； （3） 他们与纯水吸收CO2比较，吸收速率加快了多少倍？
3. 用纯水吸收CO、O2等气体中少量的NH3，已知在操作温度(10℃)下NH3
的亨利系数HA=1.01kPa·L·mol-1；CO2，O2亨利系数HA=1.01╳105 kPa·L·mol-1。试求
假定NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且kAG=4.05╳10-3 mol·cm·kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm·s-1。 （1） 气膜和液膜阻力各为多少？ （2） 应采用哪种形式的速率式？ （3） 采用化学吸收是否都可用？为什么？
4. 在填料塔中用浓度为0.25mol·L-1的甲胺水溶液来吸收气体中的H2S，反应
式如下：
H2S+RNH2→HS-+RNH3+
(A) (B) (R) (S)
-3-2-1
反应可按瞬间不可逆反应处理，在20℃时的数据如下：F=3╳10mol·cms；cT=55.5mol·L-1；pT=101.3kPa； kALσ=0.03s-1；kAGσ=5.92╳10-7mol·cm-3kPa-1s-1；DAL=1.5╳10-5cm2s-1；DBL=1╳10-5cm2s-1；HA=11.65kPa·L·mol-1。为使气体中
-1
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《化学反应工程》第二版习题
H2S浓度由1╳10-3降到1╳10-6，求最小液气比和所需填料高度。
-3-1
5. 已知气液反应A(g)+B(l)→P(l)的本征动力学方程是?rA=k2cAcB mol·cms，
反应在70℃下进行时，k2=20cmmols。在一搅拌充分的反应器内，将含
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A为20%的气体在总压为101.33kPa下通入，若比表面积σGL=3.0cmcm，εL=0.85，DAL=2.2╳10cms，HA=1.12╳10kPa·L·mol，kAL=0.07cm·s。气相阻力可忽略不计，求当cB=4.0╳10-3mol·cm-3时的以单位容积床层计的宏观反应速率。
6. 在半间歇鼓泡塔中进行苯氯化生产一氯化苯的反应：
Cl2(G)+C6H6(L)→C6H5Cl+HCl
(A) (B) (R)
为了控制副反应，确定苯的最终转化率为0.45。某装置年生产能力为8万吨一氯化苯（每年以7000小时计）。反应生成一氯化苯的选择性SR=0.95。在操作条件下，已知DAL=7.57╳10-9m2s-1；cAI=1.03kmol·m-3；kAL=3.7╳10-4 m·s；?rA=?rB=kcAcB； k=2.08╳10 mkmols；ρB=810kg·m；比表面积σ=200m2m-3；装填系数υ=0.7；平均气含率εG=0.2，每批料辅助生产时间t’=15min，计算所需鼓泡塔反应器容积。
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