反应工程4-25
化学反应工程课件
天津大学化工学院 反应工程教学组
整理PPT课件
1
2.1 化学反应速率
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1d dAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1ddRnt
1. 对反应物dn/dt<0,对产物dn/dt>0
2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
A
rB
B
rR R
r
r 1 dni 1 d iV dt V dt
恒容 rAV 1d(c dA V t)ddA ctc V 整A 理d Pd PT课V t件 过程
rA
dcA dt3
流动床反应器（定常态过程）
FA0
FA
M
Vr
FA
dVr
FA+dFA
连续反应器 反应速率
rA
dFkc A A c B B c R R kcA A cB B cR R
整理PPT课件
8
平衡时，r＝0 kc AAc BBc RR kcA AcB BcR R
c c c AA BB RR ABR
k/k
cAAcBBcRR Kc
1
A AAB BBR RR
A B C
cA cB cR k/k
阿累尼乌斯方程 kAexp E/(R)T
指前因子
活化能
k又称为比反应速率，其意义是所有反应组分 的浓度均为1时的反应速率。它的因次与速率 方程的形式和反应速率及浓度的因次有关。
lnklnAERT
lnk1T
气相反应
kc整(R 理PPT)课 件T kp(R/T p )ky 12
●正逆反应活化能与反应热的关系
生物反应工程习题精解
根据题中数据可列质量平衡式： CH 2O + aO2 + bNH 3 → cCH1.66 N 0.13O0.4 + dCO2 + eH 2O 对C： 1= c+ d 对O :1 + 2a = 0.4c + 2d + e 对H : 2 + 3b = 1.66c + 2e 对N : b = 0.13c 同时，RQ : d = 1.8a 求方程组得：a = 0.117, b = 0.103, c = 0.79, d = 0.21, e = 0.5
14、细胞生长和代谢的结构模型包括室模型、代谢模型、产物生成结构模型以及 基因调控和单细胞模型。 13、一般来说，细胞反应过程往往采用积分反应器，其表现为时间对细胞浓度、 底物浓度、 产物浓度的关系， 需要进一步变换为微分形式进行动力学参数的计算。
24
生物反应工程习题精解
第四章 细胞反应过程动力学
具体方法见下：
原始数据 t~CX、CS、CP
变换数据 µ =
1 ∆C X 1 ∆CS 1 ∆CP 、 qS = 、 qP = C X ∆t C X ∆t C X ∆t
对细胞动力学，变换为线性方程
1
µ
=
µ max
KS
1 1 + ， CS µ max
作图计算细胞动力学参数 K S 和 µ max
由细胞动力学参数 K S 和 µ max ，计算底物消耗动力学参数 和产物动力学参数
D 0.06 0.12 0.24 0.31 0.43 0.53 CS 0.006 0.013 0.033 0.04 0.064 0.100 CX 0.427 0.434 0.417 0.438 0.422 0.427 1/μ 16.67 8.33 4.17 3.22 2.33 1.89 1/CS 166.67 79.92 30.30 25 15.625 9.80 ⊿CS 0.962 0.955 0.935 0.928 0.904 0.866 rS 0.058 0.11 0.22 0.29 0.39 0.46 qS 0.135 0.264 0.538 0.657 0.921 1.075
化学反应工程作业答案
化学反应工程作业答案3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+A AB r kC C =⋅⋅ 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B B BB B B n n n x n n --∆== ∵ 00A B n n = ， A B n n ∆=∆ ， ∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ⎰=020Afx AA A dx C k C ⋅⎰=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A1
0
xA2 dxA dxA 4.35 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A1
1 1 1 1 4.35 1 x A1 1 x A2 1 x A1 1 1 4.35; 1 x A1 1 5.35 4.35; 1 x A2 1 5.35; x A1 0.81; 1 x A1
1 1 8.314 0.7 1 ln[ / ln ] 423 T2 83.681000 1 0.7 1 0.6 1 1 8.314 0.9347 ; 423 T2 83.681000
T2 441K
习题3-5解答
C A0
1 C B 0 2.0 1.0mol / L 2 CP 0 CR 0 0; xAf CB 0 xBf 1.0 0.8 0.533 xBf 0.8; ; C A0 1.5 CA 1.5 (1 0.533) 0.7; CP CR CB0 xBf 1.0 0.8 0.8;
1 5 0.99 t2 ln 5.81(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.99)
分析：等当量配料，随转化率提高，反应时间迅速增长； 若采用过量组分配料，随转化率提高，反应时间增长放慢。
化学反应工程第二版课后习题
《化学反应工程》第二版习题0 第一章习题1 化学反应式与化学计量方程有何异同化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系2 何谓基元反应基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么何谓非基元反应非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么3 若将反应速率写成tcrddAA有什么条件 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器5 现有如下基元反应过程请写出各组分生成速率与浓度之间关系。
1A2B??C AC?? D2A2B??C BC??D CD→E 32A2B??C AC??D 6 气相基元反应A2B→2P在30℃和常压下的反应速率常数kc2.65×104m6kmol-2s-1。
现以气相分压来表示速率方程即??rAkPpApB2求kP假定气体为理想气体7 有一反应在间歇反应器中进行经过8min后反应物转化掉80经过18min后转化掉90求表达此反应的动力学方程式。
8 反应Ag Bl→Cl气相反应物A被B的水溶液吸收吸收后A与B生成C。
反应动力学方程为??rAkcAcB。
由于反应物B在水中的浓度远大《化学反应工程》第二版习题1 于A在反应过程中可视为不变而反应物A溶解于水的速率极快以至于A在水中的浓度恒为其饱和溶解度。
试求此反应器中液相体积为5m3时C的生成量。
已知k1m3kmol-1hr-1cB03kmol·m-3cA饱和0.02 kmol·m-3水溶液流量为10m3hr-1。
9 反应O2HN2NO2H222在恒容下用等摩尔H2NO进行实验测得以下数据总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67 求此反应的级数。
10 考虑反应3PA其动力学方程为VnktnVrAAAdd1试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。
11 A和B在水溶液中进行反应在25℃下测得下列数据试确定该反应反应级数和反应速度常数。
反应工程基础教学课件：第四章答案.docx
第四章1. Fogler 《化学反应工程》(英文版)Page 242, P4-16AP4・16A The reversible isomenzationm Xylene <222^ para-Xylenefollows an elementar )T rate law. If X c is the equilibrium conversion^X X (a) Shou for a batch and a PFR: / = T PFR = — In ------------- --PF R k x c -xX / X 、\Show for a CSTR: T PFR = —j —一"-— K \X 宅一X 丿Show that the volume efficiency is, (X c -X) InPFRCSTRand then plot the volume efficiency as a function of the ralio (X/X c ) from 0to I.(d) What would be the volume efficiency for (wo CS7 Rs in series with thesum of the two CSTR volumes being the same as the PFR volume?解：(a)对于间歇反应器：化学动力学：十HC A — C B /K) K 严C ；/C ； = X'(1 — XJ化学计量学：Q=Q O (1-X) C B =C A °XV V联立以上各代"PU 对于PFR 反应器:fX dX摩尔衡算：T =F J D Jo化学动力学：-「"(C A -C B /K) K c = C B /C^ = X e /(]-X e )化学计量学：C A =C 40(l-X) C 严C A °X联立以上各式：S FR = F AO(b) 对T CSTR 反应器:(b) XcXc-X 摩尔衡算：T = N AQ 、x dXA化学动力学：-r A=k\C A-C B IK c ) K严C；/C； = X'(1 — XJ化学计量学：(：A=C AO(\-X) C H= C AQ XX X联立以上各式：S汝匸；题目侦(C)对于两种反应器的体积效率：\7 丁( Y \ ( Y= ±PFR_ =1_厶In 1- —VcSTR SsiR V X丿I X((d)按串联CSTR之间体积效率比理解(V1+V2=V PFR):设第一个CSTR反应器体积为VI,转化率为XI；第二个CSTR反应器体积为V2,转化率为X,贝IJ：由于・1/I*A随X单调增，由图示法可知在达到相同转化率条件下必冇V1+V2W,故V1+V2=V 不存在有意义解。
反应工程第四章最新版本ppt课件
本章要解决的问题 (1)阐明流动系统的停留时间分布的定量描述
及其实验测定方法； (2)建立非理想流动模型； (3)在所建立模型的基础上，说明该类反应器
的性能和设计计算； (4)介绍有关流动反应器内流体混合问题，阐
明几个基本概念。
.
4.1 连续反应器中物料混合状态分析 4.2 停留时间分布 4.3 非理想流动模型 4.4 混合程度及对反应结果的影响 4.5 非理想流动反应器的计算
流体 v
系统 VR
示踪剂检测 C
v
实验 V/M为定值，测得的结果是E(t)。因此脉冲法测得的停留 结果 时间分布代表了物料在反.应器中的停留时间分布密度。
3）阶跃示踪法
示踪剂的加入方法二
（1）实验方法：
A、调节主物料以稳定的流率V通过反应体积VR B、在进口处，从某瞬时（t=0）开始，连续加入示踪物。
.
4.1 连续反应器中物料混合状态分析 4.1.1 混合现象的分类
混合的作用：绝大部分化学 反应是不同物质分子之间的 一种化学作用，反应进行的 必要前提是参与反应的物质 首先要相互接触，因而化学 反应的进行都要把反应物料 达到充分混合。
混合的手段：搅拌。
.
1)按混合对象的年龄分类 可以把混合分成两种： (1）同龄混合：相同年龄物料之间的混合。 (2）返混：不同年龄物料之间的混合。 A、造成返混的原因：循环流动，搅拌，湍流，分子扩散，
解决方法：要采用应答技术才能测定物料质点的停留时间分布。
1）应答技术 用一定的方法在反应器进口处加入示踪剂，然后在出口处
检测示踪剂，以获得示踪剂在反应器中停留时间分布规律的实 验数据。
含示踪剂流体 v0 CA0
流体 v0 切换
系统 VR
《化学反应工程》课后习题答案
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
故反应速率可表示为：
用XA～VR/Q0作图，过VR/Q0=0.20min的点作切线，即得该条件下的dXA/d(VR/Q0)值α。
VR/Q0min
0.12
0.148
（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
(5)R点速率大于C点速率C点速率大于R点速率
(6)M点速率最大根据等速线的走向来判断H,M点的速率大小。
2.7在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用B106催化剂进行试验，测得正反应活化能为 ,如果不考虑逆反应，试问反应温度是550℃时的速率比反应温度是400℃时的速率大多少倍？
剩余的三甲基苯量：33.33×（1-0.8）=6.666kmol
氢气含量为：20kmol
故出口尾气组成为：三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。
（2）（2）由题给条件可知，三甲基苯的出口浓度为：
2.11在210℃等温下进行亚硝酸乙脂的气相分解反应：
1001042b9554a联立ab两个方程解之得a2691kmolhb7852kgh反应后产物中co摩尔流量为fco01549a938b281000将求得的ab值代入得fco4431kmolhco的全程转化率为co0cococo0268244352682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co01000268272100015491384kmolh所以co的单程转化率为co0cococo0268244351384产物粗甲醇所溶解的co2coh2ch4和n2总量982938176214538b002848bkmolh1000粗甲醇中甲醇的量为bdx甲mm7852002848b08915322125kmolh所以甲醇的全程收率为y总212526827924甲醇的单程收率为y单212513841536反应动力学基础21在一体积为4l的恒容反应器中进行a的水解反应反应前的含量为1223重量混合物的密度为1gml反应物a的分子量为88
化学反应工程复习资料
《化学反应工程》复习题一、名词解释：1、平均选择性；2、流化数；3、收率；4、假态点、5、对比速率。
二、选择题1、管式反应器的高径比范围为（ ）A ：2~6B ：20~30C ：2~4D ：1~802、热稳定条件是指（ ）A ：Qr ≤Qg ；B ：d Qg/dT ≤d Qr/dT ；C ：Qr=Qg ；D ：d Qg/dT=d Qr/dT ；3、当某颗粒的形状系数为0.8时，则其相当直径的大小顺序为（ ）A ：Dp ≥dp ≥ds ；B ：ds ≥Dp ≥dp ；C ：dp ≥Dp ≥ds ；D ：ds ≥dp ≥Dp4、固定床反应器的收率比流化床反应器的收率（ ）A ：要高；B ：要低；C ：一样高；D ：不能比较。
5、下列液相反应，设从有利于生成U 、S 出发，应选择哪种操作方式（ ）A ＋B→R ＋T r R =dC R /d t =dC T /d t =k 1C A CB A ＋B→S ＋U r R =dC U /d t =dC S /d t =k 1C A 1..5C B 0.5A ：A 一次性加料，B 分批加料；B ：A 和B 都一次性加料；C ：B 一次性加料，A 分批加料；D ：A 和B 都分批加料。
6、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n （ ） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞07、当反应级数n （ ）时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜18、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ⋅=-/01.0，当lm o lC A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=（ ）秒。
A. 400B. 460C. 500D. 5609、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时=opt τ（ ）。
A.1212)/ln(K K K K - B.1221)/ln(K K K K - C.2112)/ln(K K K K D.211K K10、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用（ ）。
化学反应工程第四章习题答案
化学反应工程第四章习题答案work Information Technology Company.2020YEAR第四章 非理想流动1.停留时间分布的密度函数在t ＜0时，E （t ）=_______。
（0） 2.停留时间分布的密度函数在t ≥0时，E （t ）_______。
（＞0） 3.当t=0时，停留时间分布函数F （t ）=_______。
（0） 4.当t=∞时，停留时间分布函数F （t ）=_______。
（1） 5.停留时间分布的密度函数E （θ）=_______E （t ）。
（t ）6.表示停留时间分布的分散程度的量=2θσ_______2tσ。
（21t ）7.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______、_______。
（脉冲法、阶跃法、周期示踪法、随机输入示踪法） 8.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。
（∞） 9.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。
（0） 10.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。
（1） 11.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。
（0）12.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
（0） 13.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。
（0） 14.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。
（tte t -1）15.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
（1） 16.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。
（2t ） 17.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动，E （θ）曲线的方差2θσ为_______。
（0～1）18.当流体在半径为R 的管内作层流流动时，在径向存在流速分布，轴心处的流速以0u 记，则距轴心处距离为r 的流速=r u _______。