李绍芬版反应工程答案VIP免费

1绪论1。1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69。2%。试计算（1）（1)反应的选择性;（2）（2)反应器出口气体的组成。解：（1)由（1。7）式得反应的选择性为:（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）27.4054.7917。81100。0CH3OH2/（2+4+1。3）=0.2740空气4/（2+4+1。3)=0.5479水1.3/（2+4+1。3)=0。1781总计1.000设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1。5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数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，水（nW）、氧气（nO）和氮气(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％CH3OHHCHOH2O7。67218.9638.36.98317。2634.87CO2O2N20.76720.878843。280.69830.799939。391.1。2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应如下:由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,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。下图是生产流程示意图冷凝分离原料气Bkg/h粗甲醇Akmol/h100kmol放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol)组分原料气冷凝分离后的气体CO26.8215.4969。780。82合成循环压缩H268。25CO21.46CH4N20.552。923.6210.29粗甲醇的组成为CH3OH89.15％,（CH3）3.55％,C3H9OH1。10%,H2O2O6。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CO29.82g，CO9.38g,H21。76g，CH42.14g，N25.38g。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率;（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率.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％COH2CO2CH4N2总计28244162826.8268.251。460.552。9210026.8268.251。460.552。9210072。0513.16。1640.84437。844100其中xi=yiMi/∑yiMi。进料的平均摩尔质量Mm=∑yiMi=10.42kg/kmol.经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：组分摩尔质量摩尔分率yiCOH2CO2CH4N228244162815.4969。780.823.6210.29总计100其中冷凝分离后气体平均分子量为M’m=∑yiMi=9。554又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：5。38B/28×1000+0.1029A=2。92(A）对整个系统就所有物料作衡算得：100×10.42=B+9.554A（B)联立（A）、(B）两个方程，解之得A=26。91kmol/hB=785。2kg/h反应后产物中CO摩尔流量为FCO=0。1549A+9。38B/(28×1000）将求得的A、B值代入得FCO=4。431kmol/h故CO的全程转化率为由已知循环气与新鲜气之摩尔比,可得反应器出口处的CO摩尔流量为F'CO，0=100×0。2682+7。2×100×0。1549=138.4kmol/h所以CO的单程转化率为产物粗甲醇所溶解的CO2、CO、H2、CH4和N2总量D为粗甲醇中甲醇的量为(B—D）X甲/Mm=(785。2—0.02848B)×0.8915/32=21.25kmol/h所以，甲醇的全程收率为Y总=21.25/26。82=79.24%甲醇的单程收率为Y单=21.25/138。4=15.36%2反应动力学基础2。1在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前A的含量为12。23％（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析,测的组分A的浓度随时间变化的数据如下：反应时间（h）CA（mol/L）0.90.610。0。0。0。0.080.0450.031。02。03.04.05.06。07.08.09.042281712试求反应时间为3.5h的A的水解速率。解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据...