化学反应工程xt

对第二只反应器中A的消失而言： C A1 - C A2 C A1 - C A2 2 5 rA2 (k1 k2C A2 )C A2 解得： CA2=?? 因两个反应器的级数相同，且CR2+CS2=CA0-CA2则得： CR 2 CR1 CR 2 CR1 CR 2 0.4 2 rR 2 k1C A2 k1C A2
而
r A
k BPR
' r
又由步骤（1）已达平衡，有： 由步骤（3）已达平衡，有：
A KAPAV
B KBPBV
A B V 1
1 V 1 KAPA KBPB kAPA A 1 KAPA KBPB kBPB B 1 KAPA KBPB
对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的 措施正确的是
A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径； B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径； C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；
D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速
在Pt催化剂上进行异丙苯分解反应： C6H5CH(CH3)2 C6H6 + C3H6 若以A、B及R分别表示异丙苯、苯及丙 烯，代表催化剂上的一个活性中心，其 反应步骤如下： A + A A B + R B B + 若表面反应为速度控制步骤，试由L-H机 理和Hougen-Watson模型推导异丙苯分解 的等温速度方程式。
化学反应速率式为−rA= KCCAαCBβ，如用浓度表示的速 率常数为KC ，用压力表示的速率常数为KP ，则 Kp =_______ K c A.(RT) –(α+β) C. (RT)α-β B. (RT) (α+β) D. (RT) –α+β
反应 3A → P，已知k = 0.15 mol/s⋅l ，则反应级数 n
FA0 (1 x A ) y A0 (1 x A ) 1 x A p A FA p F F0 (1 y A0 A x A ) 1 y A0 A x A 1 x A 其次，求解xA~t的关系： 将上述得到的结果代入题目给定的速率方程：
dp A 2p dx A 1 xA k p 2 dt (1 x A ) dt 1 xA dx A k (1 x A ) (1 x A ) dt 2
[k1k2 ( E2 E1 ) k1k3 (E3 E1 )] k1E1
得
E3 E1 1 E2 E1 k2 k3 E1 E1
满足此式的T使CR最大。
【例题】自催化反应 A + R → 2R，其速率方程
为： −r A =k C A C R ，在70℃下等温地进行此 反应，在此温度下 k=1.512 m3/kmol· h；其它数 据如下：C A 0= 0.99 kmol/m3；C R 0 = 0.01 kmol/m3；v 0= 10 m3/h；要求反应的转化率x A = 0.99。 试求： 1）在全混流反应器中反应所需的容积； 2）在平推流反应器中反应所需的容积。

积分上式，得：
2v0 x A dx A 2v0 1 V ln 0 1 x k k 1 xA A 2 2.22 10 4 1 ln 4 1.11 10 1 0.5 2.77m 3
【例题】在液体中，反应物A按下式生成R和S： R 一级反应 A S 二级反应 原料（CA0=1、CR0=CS0=0）进入两个串联的全混流釜式反应器中 （τ 1=2.5min，τ 2=5min ），已知第一个反应器中的组成 （CA1=0.4,CR1=0.4,CS1=0.2）试求第二个反应器出口的组成。
Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层 吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说 是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然 而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行 有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原 因在于： A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度 很低； B. 实际的催化剂表面一般很平整； C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远； D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限
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气-固相催化反应动力学步骤 等温吸附模型 孔内扩散 催化剂的效率因子 西勒模数与反应速率或扩散的关系 床层压降 坦克来准数 工业催化剂特点 内外扩散影响及消除 固定床和流化床特点和性质、分类 气-液相反应与反应器型式的选择 气-液相反应中的膜内转化系数与反应速率或反应程度的 关系 • 化学增强因子的定义及对气-液反应的影响 • 气-液相反应的宏观过程
• 大家注意了，老师今天不给拷试题，所以 只能拷他上课讲的一些习题。我总结今天 他跟我点到的一些知识点如下： • 计算题： • 反应器的体积一定会考 • 我们做过的作业会出一道题是一模一样的 或者是稍微改动数据 • 催化剂效率因子考的几率很大 • 简答题和填空题及计算题出题的路线是按 照复习小结的提纲出
21 A 1 1
,
y A0 1


其三，求解V~t的关系：
dV FRT RT v F0 (1 y A0 A x A ) v0 (1 y A0 A x A ) v0 (1 x A ) dt p p

将上述得到的二式相除，得到V~xA的关系：
2v0 (1 x A ) 2v0 dV 1 dx A k (1 x A )(1 x A ) k 1 xA
CA0=1.0 CR0=0 CS0=0 CA1=0.4 R1 CS1=0.2 CA2 CR2 CS2
k1 k2
τ 1=2.5min
τ 2=5min
解：利用全混流釜式反应器的设计方程求解： C R1 C R 0 C R1 C R1 0.4 τ1 = = ⇒k1 = = = 0.4 min-1 rR1 k1CA1 τ1CA1 2.5 × 0.4 CS1 CS0 CS1 CS1 0.2 τ1 = = ⇒k 2 = = = 0.5m3 .mol-1. min-1 rS1 k 2 C2 1 τ1C2 1 2.5× 0.42 A A
在772℃ 下，k=1.11×10-4s-1，若系统恒定在总 压P=1kg/cm2；在772℃ 和1kg/cm2压力下气体 的容积进料速率为v0=2.22×10-4m3/s。当要求 出口转化率xA达0.5时所需平推流反应器的容积 为多少？

解：对于该气相均相反应A→R+S：

首先求解pA~xA的关系： 由 p v FRT , pA v FA RT可得到：
解答： 图1 图2 （1）可逆反应 可逆反应 （2）放热反应 吸热反应 (3)M点速率最大，A点速率最小 M点速率最大，A点速率最小 (4)O点速率最大，B点速率最小 H点速率最大，B点速率最小
【例题】在一定空时(空时=体积/流量)的全混釜中进行如 下反应，求R产量最大时的反应温度(注意和活化能联系起来)。
气相中的A分子与B分子被吸附在催化剂表 面上分别形成吸附态的A和B。相邻近的这 两种吸附态的分子在催化剂的表面发生反 应。被称为Langmuir-Hinshlwood机理 （简称L-H机理）
解：由题意，步骤（2）应为速度控制步骤，设其中的正向、 逆向反应速度常数分别为kr 、kr’ ,有：
r k
k1 A R
rR k1CA
k2 A S
rS k2CA
k3 A T
rT k3CA
【解】(1)若E1>E2 、E3，应采用尽可能高温；
(2)若E1<E2 、E3，应采用尽可能低温； (3)若E1介于E2 、E3之间， 对Ａ： 对Ｒ：
C A0 C A C A0 C A C A0 CA rA (k1 k2 k3 )C A 1 (k1 k2 k3 ) C CR 0 k1 CA0 C R R CR k1 CA rR k1CA 1 (k1 k2 k3 )
' r
复习课小结
• • • • • • • • • • • • • • “三传一反”、“一反” 均相反应与异相反应的定义 化学反应速率表达式 速率常数与反应速率的关系（不同表示kr,kp） 理想反应器种类特点 反应器反应时间计算 膨胀因子或率 平行反应的选择性 各种复合反应与适宜反应器的选择 不可逆中间产物的最大温度 返混的定义 停留时间分布曲线的定义和公式 二种特殊反应器的分布曲线 测定非理想流体的停留时间分布函数的二种方法
பைடு நூலகம்

E1 C A0 k10 exp( ) RT CR E3 E1 E2 1 [k10 exp( ) k20 exp( ) k30 exp( )] RT RT RT
对上式求导并令其为零：
dCR 0 E1k1[1 (k1 k2 k3 ) ] k1 (k1 E1 k2 E2 k3 E3 ) 0 dT
代入原速度表达式，有：
k KB krKA( PA PBPR ) ' krKAPA k r KBPBPR krKA r 1 KAPA KBPB 1 KAPA KBPB PBPR k ( PA ) K 1 KAPA KBPB
（其中k = krKA, K为总化学反应平衡常数）
=_______。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
反应 A + B → C， 已知k = 0 .15 s-1 ，则反应级数 n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
•习题：丙烷的热分解反应式为：
C3H8（A）→C2H4（R）+CH4（S） 其速率方程式为：
dp A k pA dt
2
CS 2 CS1 CS 2 CS1 CS 2 0.2 2 rS 2 k 2C A 2 k 2C 2 A 2