750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。 解
A?B?R?S Mi 60 74 116R产量2400/24?100kg?hr?1转化率50%，则A的投料量100?0.862kmol?hr?11160.862?1.724kmol?hr?10.5折算成质量流量1.724?60?103.4kg?hr?1A:B?1:4.97则B投料量1.724?4.97?74?634.1kg?hr?1总投料量103.4?634.1?737.5kg?hr?1737.5?0.9834m3hr?175054.6总生产时间24.6?30?54.6min折合?0.91hr60反应器有效体积0.9834?0.91?0.8949m3换算成体积流量反应器总体积0.8949?1.2m30.75
14 反应(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在间歇反应器中15℃下进行。已知一次加入反应物料50kg，其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·m-3，物料密度为1050kg·m-3。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708×107 exp(?E/RT) min-1，E=49.82kJ·mol-1。求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。
解
k?5.708?107exp(t?11lnk1?xA?49820)?0.05252min?1
8.314?28811?ln?30.6min0.052521?0.815 在100℃下，纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应: 2A→R+S
A组分分压与时间关系见下表:
t/sec pA /MPa
0 0.1
20 0.096
40 0.080
60 0.056
80 0.032
100 0.018
120 0.008
140 0.004
160 0.002
试求在100℃，0.1MPa下，进口物流中包含20%惰性物，A组份流量为100mol·hr-1，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。 解
平推流反应器的停留时间与间歇反应器的反应时间相同。由数据表可知，pA0?0.08MPa，转化率95%?pA?0.004MPa?所需要的反应时间为τ?140?40?100s100?8.314?373.153600V?vτ??100?0.1077m30.1?106??1?0.2?
16 间歇操作的液相反应A→R，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓度由cA0=1.3kmol·m-3降到0.3 kmol·m-3需多少时间?
cA/kmol·m-3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0
5
(?rA)/kmol·m-3min-1
解
0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042
cA0?1.3kmol?m-3tr?cA0?xA0cAf?0.3kmol?m-3
cAdcdxAA???cA0(?r)(?rA)A图解积分
cAkmol?m-3
?1?rA
0.1 10
0.2 3.33
0.3 2.0
0.4 1.67
0.5 2.0
0.6 4.0
0.7 10
0.8 16.7
1.0 20.0
1.3 22.2
2.0 23.8
tr?0.1?2.0?16.7?2(1.67?2?4?10)??0.2(16.7?20) 220.3?(20?22.2)?2.702?3.67?6.33?12.7min2一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其反应速率均可表达为?rA=23pA2 mol·m-3s-1，式中pA 的单位为kPa。求该反应的活化能。
17
解
将分压换算成浓度：pA?cART400K下：2?rA?23pAkmol?m?3s?12?400R??rA?23cA2
同理：500K下：2?500R??rA?23cA2??rA?40016?E?11????exp???8.314?400?500?????rA?50025????18
有如下化学反应 CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4 (I) (A) (B) (P) (I)
E?7421J?mol?1在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol；nA0=2mol；nB0=3mol；nP0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。 解 方法一
?A?yA0?A?A?1?1?1??11yA0?21?1?2?33
?A??13方法二
?A?Vx?1?Vx?01?0??3?2??2??1?2?3?1
???Vx?01?2?33 6
19 在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A→P，已知进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s-1，动力学方程式为?rA=0.27cA mol·m-3s-1为了达到95％转化率，试求：
(1) 所需空速为多少? (2) 反应器容积大小?
解
6.3?10?3?8.314?555.15?0.0969m3s?1 3000.95dx0.95dxA11A??cA0???ln?11.10s0?rA?00.27?1?xA?0.271?0.95V0?SV???1?11.10?1?0.09s?1VR?V0??0.0969?11.10?1.075m3标准空速为：V0SVNO?T0p273.15?0.30.0969Tp0555.15?0.1013?0.131s?1?VR1.07520 液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3全混流反应器（CSTR，MFR，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol·m-3，体积流量为1m3hr-1，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？
解
首先求反应速率常数VcA0?cA?V0?rAfcA?e?ktcA0xA?21
21?0.2?10.2kcA?e?2?0.50.2
k?2hr?1全混流反应器切断进出料即为间歇反应器cA?0.0736kmol?m?3cA0?cA1?0.0736??0.9264cA01第17题中的反应，(1)当cA0=1.2kmol·m-3，进料速率1kmolA·hr-1，转化率为75％；(2) cA0=1.3kmol·m-3，进料速率2kmolA·hr-1，出口为0.3kmol·m-3；(3) cA0=2.4kmol·m-3，出口仍然为0.3kmol·m-3，进料速率为1kmolA·hr-1。计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少?
解
7
VcA0?cA?V0?rAfV0?FA0cA0由数据表，对应?rA?0.5kmol?mmin?3?1
cA?1.2?1?0.75??0.3VR1?VR2VR311.2?0.3??0.025m31.20.5?6021.3?0.3???0.051m31.30.5?6012.4?0.3???0.029m32.40.5?60
22 反应A+B→R+S，已知VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×10-3m3min-1，cA0=cB0=5mol·m3，动力学方程式为?rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积
VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?
已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·m-3，cA饱和=0.02kmol·m-3，水溶液流量为10m3hr-1。 解 平推流
VR1?V0kcA0xAf?1??xAf0dxA11?(?1)2(1?xA)kcA01?xAf
11?1??0.5VRkcA00.001?0.1?51?1?V00.0005(1) 全混流
VRcA0?cAcA0?cA0.005?0.0025????4 V0?rAkcAcB100?0.00252VR?V0??0.5?10?3?4?2?10?3m3VRcA0?cAcA0?cAcx???2A0A2V0?rAkcAcBkcA0?1?xA? VR?0.001m3?1?xA?1?xA?20.5?10?3xA2100?0.005?1?xA?xA?0.3820(2)
23 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：
2A→B＋C A＋B→2D
rc=k1cA2 rD=2k2cAcB
A的初始浓度为2.5kmol·m-3，A和C的出口浓度分别为0.45和0.75kmol·m-3。假设进口物流中不含B、C、D，反应时间为1250sec，求： 1. 出口物流中B和D的浓度；2:k1和k2 。
8
解
反应共消耗A2.5?0.45?2.05kmol?m?3每消耗2个A生成1个C，生成C所消耗的A为2?0.75?1.5kmol?m?3生成D所消耗的A为2.05?1.5?0.55kmol?m?3每消耗1个A将生成2个D，因此D的出口浓度为0.55?2?1.1kmol?m?3每生成1个C伴生1个B，但每生成1个D又消耗0.5个B，所以，B的浓度为0.75?0.5?1.1?0.2kmol?m?3???CC1250?0.75?0rCk1?0.452k11?2.963?10?3m3kmol?s?1???CD1250?1.1?0rD2k2?0.45?0.2k2?4.889?10?3m3kmol?1s?1 9