李绍芬版反应工程答案教学文案

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1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+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:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(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),A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 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:23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+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Bkg/h 粗甲醇100kmol 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 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。

李绍芬版反应工程第二版完整答案精品文档64页

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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),A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 moln P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 moln O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 moln N =n N0=43.28 mol1. 1. 2 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CO 26.82 15.49H268.25 69.78CO21.46 0.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,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,H2 1.76g,CH42.14g,N25.38g。

《反应过程》李绍芬版 第二章 反应动力学基础

《反应过程》李绍芬版 第二章 反应动力学基础

A

B

R
常数 r
1 dni r iV dt
r
1 d (c AV ) dc c dV A A V dt dt V dt
恒容
r
1 d V dt
dcA rA dt
2.1 化学反应速率
2. 对于流动反应器(定常态过程):
FA0
M
Vr
取反应器内任意一个小微元 M,其体积为dVr,可认为此 体积内物系参数均匀。
Temperature Dependent Term of a Rate Equation
正、逆反应活化能与反应热的 关系 E 1 1nk 1nA ( ) R T

k/ k K

1 / C

( 2.25)
1
d1nk E dT RT 2

1n k 1n k 1nK p
r 0


k f ( X A ) k g( X A )
吸热反应


E>E

dk kE dT RT 2



dk kE dT RT 2




E
2

RT
k f ( X A )>
E
2
RT
k g( X A )
(
r E E ) xA k f ( X ) k g( X A ) A 2 2 T RT RT
可见,非基元反应的速率方程不能根据质量作用定律写出。
2.2 反应速率方程
举例2:一氧化氮氧化反应 2NO+O2→ 2NO2
反应机理(1): 反应机理(2):
NO+NO

李绍芬《反应工程》课后习题答案

李绍芬《反应工程》课后习题答案

李绍芬《反应工程》课后习题答案1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+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:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(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),组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/(2+4+1.3)=0.2740 27.40 空气 4/(2+4+1.3)=0.5479 54.79 水 1.3/(2+4+1.3)=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol组分 摩尔数(mol ) 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.391. 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:23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+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 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。

反应工程第三版答案李绍芬

反应工程第三版答案李绍芬

反应工程第三版答案李绍芬【篇一:李绍芬版反应工程(第二版)完整答案】在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:2ch3oh?o2?2hcho?2h2o 2ch3oh?3o2?2co2?4h2o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:s0.9611?96.11%(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设甲醇的转化率为xa,甲醛的收率为ypna、np和nc分别为:na=na0(1-xa)=7.672 mol np=na0yp=18.96 molnc=na0(xa-yp)=0.7672 mol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=38.30 mol no=no0-1/2np-3/2nc=0.8788 molnn=nn0=43.28 mol所以,反应器出口气体组成为:1. 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:co?2h2?ch3oh2co?4h2?(ch3)2o?h2o co?3h2?ch4?h2o4co?8h2?c4h9oh?3h2oco?h2o?co2?h2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 co 26.82 15.49 h2 68.25 69.78 co2 1.46 0.82 ch4 0.55 3.62 n2 2.92 10.29粗甲醇的组成为ch3oh 89.15%,(ch3)2o 3.55%,c3h9oh 1.10%,h2o 6.20%,均为重量百分率。

李绍芬版反应工程答案之令狐文艳创作

李绍芬版反应工程答案之令狐文艳创作

1 绪论令狐文艳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,A P)和(1.5)式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为:n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W)、氧气(n O)和氮气(n N)的摩尔数分别为:n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol1.1. 2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CO 26.82 15.49H268.25 69.78CO2 1.46 0.82CH40.55 3.62N2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,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,CO 9.38g,H2 1.76g,CH4 2.14g,N25.38g。

反应工程--第二版--李绍芬课后答案

反应工程--第二版--李绍芬课后答案
0.85 0.4 r k w yCO yCO2 kmol / kg h
2.3 已知在 Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为: 式中 yCO 和 yCO2 为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率, 0.1MPa 压力及 700K 时反 应速率常数 kW 等于 0.0535kmol/kg.h。如催化剂的比表面积为 30m2/g,堆密度为
H2 2 69.78 CO2 44 0.82 CH4 16 3.62 N2 28 10.29 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/h B=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=4.431 kmol/h 故 CO 的全程转化率为
rA
dFA dVR
FA FA0 (1 X A ) Q0C A0 (1 X A ) dFA Q0C A0dX A
故反应速率可表示为:
rA Q0C A0
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
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 0.20 0.26 0.34 0.45 XA % 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

李绍芬版本 反应工程 课后习题全解 管式反应器

李绍芬版本 反应工程 课后习题全解 管式反应器

4 管式反应器4.1在常压及800℃等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应: 6532664+→+C H CH H C H CH在反应条件下该反应的速率方程为:0.51.5,/.=T H r C C mol l s式中C T 及C H 分别为甲苯及氢的浓度,mol/l ,原料处理量为2kmol/h ,其中甲苯与氢的摩尔比等于1。

若反应器的直径为50mm ,试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。

解:根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程,原料甲苯与氢的摩尔比等于1,即:00=T H C C ,则有:0(1)==-T H T T C C C X示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢,其中:53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s所以,所需反应器体积为:00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰TT X X T Tr T T T H T T T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以,反应器的长度为:23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据,改用活塞流反应器生产乙二醇,试计算所需的反应体积,并与间歇釜式反应器进行比较。

解:题给条件说明该反应为液相反应,可视为恒容过程,在习题3.2中已算出:0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C mol l所以,所需反应器体积:00000000(1)()275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-⨯-⎰AX Ar A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X lkC X由计算结果可知,活塞流反应器的反应体积小,间歇釜式反应器的反应体积大,这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。

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李绍芬版反应工程答案1 绪 论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+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:0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====(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,则反应器的进设甲醇的转化率为X A P )式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为:n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为:n W =n W0+n P +2n C =38.30 moln O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 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:23CO 2H CH OH +⇔ 23222CO 4H (CH )O H O +⇔+ 242CO 3H CH H O +⇔+ 24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+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100kmol 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 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82CH40.55 3.62N2 2.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O6.20%,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CO2 9.82g,CO 9.38g,H2 1.76g,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,其中x i i i i i m i i。

M’m=∑y i M i=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/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO 摩尔流量为F CO =0.1549A+9.38B/(28×1000) 将求得的A 、B 值代入得F CO =4.431 kmol/h 故CO 的全程转化率为CO,0CO CO CO,0F F 26.82 4.435X 83.48%F 26.82--===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=138.4 kmol/h 所以CO 的单程转化率为CO,0CO 'CO CO,0F F 26.82 4.435X 16.18%F 138.4--===产物粗甲醇所溶解的CO 2、CO 、H 2、CH 4和N 2总量D 为(9.829.38 1.76 2.14 5.38)B D 0.02848Bkmol /h1000++++==粗甲醇中甲醇的量为(B-D)X 甲/M m =(785.2-0.02848B) ×0.8915/32=21.25 kmol/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,作出C A ~t 的关系曲线,用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线,即为水解速率。

切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由(2.6)式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dCA r mol l h A dt2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应:2423+→+CO H CH H O催化剂体积为10ml ,原料气中CO 的含量为3%,其余为N 2,H 2气体,0进行实验,测得出口CO 的转化率为: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00000(1)(1)-==-=-=-AA RA A A A A A A AdF r dV F F X Q C X dF Q C dX故反应速率可表示为:0000(/)==A AA A A R R dX dX r Q C C dV d V Q用X A ~V R /Q 0作图,过V R /Q 0=0.20min 的点作切线,即得该条件下的dX A /d(V R /Q0)值α。

0.650.04 1.790.34α-==故CO 的转化速率为40030.10130.03 6.3810/8.31410573--⨯===⨯⨯⨯A A P C mol l RT4300 6.3810 1.79 1.1410/.min(/)--==⨯⨯=⨯AA A R dX r C mol l d V Q2.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为:20.850.4/-=⋅w CO CO r k y y kmol kg h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率,0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。

如催化剂的比表面积为30m 2/g ,堆密度为1.13g/cm 3,试计算: (1) (1) 以反应体积为基准的速率常数k V 。

(2) (2) 以反应相界面积为基准的速率常数k g 。

(3) (3) 以分压表示反应物系组成时的速率常数k g 。

(4) (4) 以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数k C 。

解:利用(2.10)式及(2.28)式可求得问题的解。

注意题中所给比表面的单位换算成m 2/m 3。

33230.450.45330.45(1) 1.13100.053560.46/.6(2) 1.7810/.301011(3)()()0.05350.15080.1013..()8.3110700(4)()(0.05350.333(0.1)ρρρρ-==⨯⨯=-===⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯==⨯=v b w bbg w wvb n p w nc w k k kmol m h k k k kmol m h a kmol k k P kg h MPa m RT k k P km 0.45)().kmol ol kg h2.4在等温下进行液相反应A+B →C+D ,在该条件下的反应速率方程为:1.50.50.8/min =⋅A A B r C C mol l若将A 和B 的初始浓度均为3mol/l 的原料混合进行反应,求反应4min 时A 的转化率。

解:由题中条件知是个等容反应过程,且A 和B 的初始浓度均相等,即为1.5mol/l ,故可把反应速率式简化,得 1.50.522200.80.80.8(1)===-A A B A A A r C C C C X 由(2.6)式可知00(1)⎡⎤⎢⎥⎣⎦--==-=A A A A A A d C X dC dX r C dt dt dt代入速率方程式22000.8(1)=-A A A AdX C C X dt化简整理得00.8(1)=-AA A dX C dtX积分得00.81=-AA A X C t X解得X A =82.76%。

2.5氨合成塔入口的气体组成为3.5%NH 3,20.8%N 2,62.6%H 2,7.08%Ar 及5.89CH 4。

该塔是在30MPa 压力下操作。

已知催化剂床层中某处的温度为490℃,反应气体中氨含量为10%(mol ),试计算该处的反应速率。

在Fe 催化剂上氨合成反应速率式为:322321.531.512/=-⋅NH H N NH H p p r k p k kmol m h p p逆反应的活化能417.5810/=⨯E J mol 。

450℃时30.5322277()/=⋅k m MPa m h ,且212/=Pk k K ,490℃时,Kp 可按下式计算:472log 2047.8/ 2.4943log 1.25610 1.856410 3.206--=--⨯+⨯+p K T T T T 注:m 3为标准立方米。

解:题中给出450℃时的k 2值,而反应是在490℃下,故首先要求出490℃时的k 2值。

利用(2.27)试,求出频率因子A:44217.5810/8.314723162'1617.5810/8.314723430.532exp()exp()2277/ 1.14510exp() 1.14510 1.05510()/.-⨯⨯-⨯⨯-=-===⨯-==⨯=⨯E k A RTE A k e RTE k A e m MPa m hRT490℃的Kp 值由题给公式计算出4722log 2047.8/763 2.4943log763 1.25610763 1.8564107633.206 1.25245.59210 ---=--⨯⨯+⨯⨯+=-=⨯p p K K 求k 1值:22'112'22243 1.531(5.59210) 1.0551033()/.--===⨯⨯⨯=p p k K k K k k k m MPa m h求各组分的分压值:2233122+↔N H NH5716.0.14160*(-2)*2087.01.14160*2087.0*3-626.0 1y 13y y 1904.0 .14160*(-2)*2087.01)1416.0-(12087.0 1y y y 1416.05.6914.45*(-2)*2087.01*2087.0*211035.010.01y y y 22123211 %87.20Py , 1y y y 1000H H 000A A 00R 0R R 0000000==-)+-(=,+=δ+-==+=δ+-===+--=δ+νν-=δ==δ+νν-=δ+νν-=A A A AA AA A AA A A AA AA A AA AA A i i AA A A A Aii i AA A A A Aii i X y X X y X X X X X X y X y p X y X X y X p p p P y i i p =反应速率为:322321.5 1.541.512 1.5333317.15333.0 5.718 1.05510317.154.02310/.(179.6/.)=-=⨯⨯-⨯⨯=⨯NHHNNH Hppr k p kp pm m cat h kmol m cat h2.6下面是两个反应的T-X图,图中AB是平衡曲线,NP是最佳温度曲线,AM是等温线,HB是等转化率线。

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