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1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!例1.1 在350等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下：t/min 0612263860p/kPa66.7 62.358.953.550.446.7试求时间为 26min 时的反应速率。解：以 A 和 R 分别代表丁二烯及其二聚物，则该二聚反应可写成：2A R反应体系中各组分的浓度关系如下：由理想气体定律得： （）p0 为 t = 0 时物系的总压， 整理上式为： （） 将（B）式代入速率式中，得：）(c)理想气体：将 CA0 代入 (C) 式，为：D解析法：对p-t关系进行回归分析，得：图解法：以 p 对
2、t 作图，如图所示。 于t26 min 处作曲线的切线，切线的斜率为 dp/dt，该值等于0.32 kPa/min。 将有关数据代入 (D) 式，即得到丁二烯转化量表示的反应速率值。 若以生成二聚物表示反应速率，则：1,2例1.2 等温进行醋酸(A)和丁醇(B)的酯化反应醋酸和丁醇初始浓度为0.2332和1.16kmol/m3。测得不同时间下醋酸转化量如下表，试求该反应的速率方程。时间/h醋酸转化量/（kmol/m3）时间/h醋酸转化量/（kmol/m3）时间/h醋酸转化量/（kmol/m3）003003662600608610016364004525700683320027325005405
3、8007698如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!解：由题中数据可知醋酸转化率较低，且丁醇又大量过剩，可以忽略逆反应的影响，同时可以不考虑丁醇浓度对反应速率的影响。所以，设正反应的速率方程为： (a) 以0级、1级、2级反应对上式进行积分式得:当n = 0时， (b当n=1时， (c)当n=2时， (d) 采用图解法和试差法，假设反应级数，将实验数据分别按 0 级、1 级、2 级反应动力学积分式做图，得到其 f(CA)-t 的关系曲线图，然后再根据所得的 f(CA)-t 的关系曲线图进行判断其动力学形式。不同时间下 f (CA)t 的变化关系 t / hCACA0-CA00.233200
4、010.21680.016360.07270.324420.20590.027320.12460568630.19660.036620.17080.798340.18790.045250.21571.033750.17920.054050.26371.292260.17230.060860.30241.515770.16490.068330.034671.776180.15920.073980.038161.9932零级反应和一级反应的 f (CA) t 的关系图如 对t作图得一直线，则说明假设正确，由此可知反应级数 n。但丁醇浓度是否存在影响，还需做进一步实验证明。对 t 作图为一直线，则说
5、明 n =2 是正确的，故该反应对醋酸为二级反应，从直线的斜率可以求得在此温度下包含丁醇浓度的 k 值。而丁醇的反应级数 m 可以用保持醋酸浓度不变的方法求得，二者结合可以求得反应在此温度下的速率常数 k。 例题 1.3 气相反应 为一级反应 A 3P 速度常数 k = 0.5 min-1，反应在恒容间歇式反应器中进行，求1 min后体系的总压，进料状况如下：(a) 纯 A，0.1 Mpa；如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!(b) 纯 A，1 Mpa；(c) 10 % 的 A 和 90 % 的 I（惰性气体）混合物，1 MPa解: A 3 P + I 整理得:上式求导: (1) 理想气
6、体方程所以得：即： (2)比较(1)、(2)，得 ：即： (3)当t = 0， p = p0 积分（3）， 得： (4)例1.4 在一反应器中用硫酸作催化剂进行已二酸与乙二醇的聚合反应，其反应动力学方程为 若已二酸初始浓度为 0.02 k mol/L，求乙二酸转化率为50、60%、70%、 80%、90% 时的反应时间。将：将反应速率方程积分，得：将有关数据代入上式，得：XA / %5060708090反应时间 t / min250375583.310003250出口转化率越高，则反应时间越长，或体积越大。例:下述都是基元反应，试写出A、B、C、D、E的生成速率与各组分之间的关系式。如果您需要
7、使用本文档，请点击下载按钮下载!解得；例 在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器的气体中各组分的摩尔分数分别为C2H4 15%， O27%， CO2 10%，Ar 12%，其余为N2，反应器出口气体中含C2H和O2的摩尔分数分别为13.1% ，4.8 % 。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择性。C2H4 + 1/2O2 H2C C H2 O C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O解：以l00 mol进料为计算基准，设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根据题给的进料组成和该反应系统的化学计量式，可列出下表。反应器进口反应器出口C2H1515 x y/2O
8、277 x/2 3y/2C2HO0xCO21010 + yH2O0yAr1212N25656总计100100 x/2由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知，所以可列出下面两个方程： 和 解之得: x = 1.504 mo1，y = 0. 989 mo1乙烯转化率:如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!乙烯的转化量 = 1.504+0.989/2 = 1. 999 mo1 x乙烯 = 1.999/15 = 13.33 列 CA0=1mol/L， S为目的产物，xA=80% ，求组分 A生成 S 的收率和选择性。解：积分上式得：又A的转化率为：xA=80%CA= CA0(1xA) = 1(
9、10.8) = 0.2 mol/L积分得：收率为：例 气相反应 A 2P + S ，在等温等压情况下进行反应，原料中含75%的A，25%的惰性气体(mol比)，经分钟后，体积增加一倍，求此时的转化率及该温度下的速率常数。解：(1)求转化率A 2P + S I2 xA = 0 0.75 0 0 0.25 xA = 1 0 20.75 0.75 0.258min时： 得: xA = 0.667(2)求速率常数 所以得: k = 0.137 1/min例：设 A 为 C4H8，B 为 C4H6，C 为 H2解(1) 吸附控制如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!2) 表面反应控制(3) 脱附控制
10、第二章例题2-1 己二酸和己二醇在间隙釜中以等摩尔比生产醇酸树脂，在 70 时，以 H2SO4 作催化剂进行缩聚反应，实验测得反应的动力学方程式为：(rA) = kCA2 kmol/(Lmin)，k = 1.97 L/(kmol min) CA0 = 0.004kmol/L，当己二酸转化率分别为 xA= 0.5、0.6、0.8、0.9 时所需的反应时间为多少？若每天处理 2400 kg 己二酸，转化率为 80%，每批操作的非生产时间为1hr，求反应器体积？设反应器的装料系数为 0.75。解：(1)达到某转化率所需的反应时间：(2)反应器体积的计算：最终转化率为0.80时，反应时间为8.50hr
11、，每批生产时间 = 反应时间 + 非生产时间 = 9.5 hr 反应器体积 VR = 0t = 1719.5 = 1630 L = 1.63 m3考虑装料系数，故实际反应器体积：例2-2 同例2-1题意中的条件,计算转化率为80%和90%时，求平推流反应器体积？ 解：即：当xA=0.8时如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!当xA= 0.9 时例2-3 均相气体反应在 185 和 0.5 Mpa 压力下按照反应式 A 3P在平推流反应器中进行，已知速率方程为：若进料中有 50% 的惰性气体，求 A 的转化率为 80% 时所需的时间 。解：对变容系统：对于理想气体：又所以:(1)采用数值积分法辛普森公式Xa01.001.000.21.501.2240.42.331.5250.64.002.000.89.003.00所以得：所需空时为：(2)图解法曲线下图形的面积：(3)解析法：如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!例2-4 有液相反应在120时，正、逆反应的速度常数分别为: k1 = 8
