化学反应工程习题解答吴元欣VIP免费

第一章绪论1-1解：（1）反应的选择性为：（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为：组分摩尔分率yi0摩尔数ni0(mol)CH3OH2/（2+4+1.3）=0.274027.4空气4/（2+4+1.3）=0.547954.79H2O1.3/（2+4+1.3）=0.178117.81总计1100设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，反应器出口CH3OH、CH3CHO和CO2的摩尔数nA、nP和nc分别为：nA=nA0(1-XA)=7.672molnP=nA0YP=18.96molnC=nA0(XA-YP)=0.7672mol结合上述反应的化学计量式，H2O（nW）、O2（nO）和N2（nN）的摩尔数分别为：nW=nW0+nP+2nC=38.30molnO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788molnN=nN0=43.28mol所以，反应器出口气体组成为：组分摩尔数（mol）摩尔分率%CH3OH7.6726.983HCHO18.9617.26H2O38.334.87CO20.76720.6983O20.87880.7999N243.2839.391-3解：以100mol进料为基准，并设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根据题目给的进料组成和化学计量关系列式：(1)(2)可列出下表：组成反应器进口/%反应器出口/%C2H41515-x-0.5yO277-0.5x-1.5yC2H4O0xCO21010+yH2O0yAr1212N25656总计100100-0.5x由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知，所以可列出下面两个方程：及解得：x=1.504moly=0.989mol乙烯的转化量为：1.504+0.989/2=1.999mol所以，乙烯的转化率为：1.999/15=13.33%环氧乙烷的收率为：1.504/15=10.03%反应的选择性为：S=0.1003/.1333=75.24%1-5解：由丁二烯氧化反应可知，反应过程中，反应混合物的总物质的量发生变化。如果进料为100mol，则由氮平衡可算出反应后混合气的量为：其中，正丁烯的量=103.4×0.017=1.758mol丁二烯的量=103.4×0.0445=4.60mol若以反应器进料为基准，则正丁烯的转化率丁二烯的收率丁二烯的选择性1-6解：设原料的进料量为100Kg/h，则有质量守恒，出反应器的量也为100Kg/h，则出反应器的HCHO为1.6Kg/h，C4H6O2为7.65Kg/h：循环气反应器纯产品新鲜气转化率单程收率总收率选择性第二章均相反应动力学2-3解：反应物A的消耗速率应为两反应速率之和，即由得：对上式积分：2-4解：（1）由题意可将反应速率表示为:对于恒容过程，则有当时（2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化反应物A的原始分率：由（2.52）式可求得转化率为80%时的浓度：2-8解：在初始浓度相同的条件下，有：又∴则代入数据，得2-13解：对二级反应有对上式积分a）.时，当时，,；当时，,；当时，,。b）.时，当时，,；当时，,；当时，,讨论：在初始物料相同的条件下，要求的转化率越高则所需要的反应时间越长，而且在高转化率时增大一定的转化率所需的时间较低转化率时要长得多；在转化率一定的条件下，过量比越大，所需要的反应时间越短。