解：（：a控制步骤时
（1）
对b： 令 则 (2)
对c： 令 则 (3)
由(3)代入(2)得：
由 得
（2）c控制步骤时
由a ，令 ，则
由b
由 得
（3）b为控制步骤：
当吸附很弱时，
则
对丁二烯是一级反应。
第五章习题
1.异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为ρP=1.06kg·m-3，空隙率εP=0.52，比表面积为Sg=350m2g-1，求在500℃和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子τ=3，异丙苯−苯的分子扩散系数DAB=0.155cm2s-1。
两者都反映了宏观反应速率与本征反应速率之间的关系。颗粒内实际反应速率受颗粒内浓度、温度分布影响，用定义式是难于计算的。计算式将过程概括为颗粒表面反应速率与效率因子的关系，而效率因子通过颗粒内扩散及浓度、温度分布的规律是可以计算的，从而得到总体颗粒的宏观速率。
第六章习题
1.在一总长为4m的填充床中，气体以2500kg·m-2hr-1的质量流率通过床层。床层体安装直径为3mm的球形催化剂颗粒，空隙率为0.45，气体密度为2.9kg·m-3，其粘度为1.8╳10-5kg·m-1s-1。求床层的压降。
第一章习题
1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。
解
2在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：
反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A转化率达50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。
0.0083
120
7200
70
1
24
1.0
0.0042
70
4900
80
0
24
1.0
0
0
0
∑
24
80
33200
2．请将习题一中停留时间分布规律用对比时间θ作变量，
求F(θ)，E(θ)， ， 。
解
3．在习题一的反应器中进行A→D反应，已知cA0=25mol·m-3，动力学方程为−rA=0.05cAmol·m-3min-1，请分别用：
(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmol·m-3。
解
2.自催化反应A+P→2P的速率方程为：−rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中cP= 0.9 kmol·m-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。
c/kg·m-3
∑c
F(t)
E(t)
t·c
t2c
0
0
0
0
0
0
0
10
3
3
0.125
0.0125
30
300
20
6
9
0.3750
0.0250
120
2400
30
5
14
0.5833
0.0208
150
4500
40
4
18
0.75
0.0167
160
6400
50
3
21
0.875
0.0125
150
7500
60
2
23
0.9583
解
求苯的初始浓度
计算八田数，式中，cBL取最大值cB0。
慢反应，β=1
式中，
代入xBf=0.45及其它数据：
每批料生产时间：
每年生产 批
每批产量 氯苯
投料 苯
折合
计
反应器容积：
解
2.在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630℃时，该反应的速率常数为k=6.01s-1，有效扩散系数为De=7.82╳10-4cm2s-1。，
试求颗粒直径为3mm和1mm时的催化剂的效率因子。
解
3.什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有何异同？
答
定义式 计算式−RA=η(−rAS)
解
Ergun方程
2.在铝催化剂上进行乙腈的合成反应
C2H2+NH3→CH3CN+H2+92.14kJ
(A) (B) (R) (S)
设原料气的体积比为C2H2:NH3:H2=1:2.2:1。采用三段绝热式反应器，段间间接冷却，使各段出口温度均为550℃，每段入口温度也相同，其反应动力学方程可近似表示为：
(3)若反应器为一非理想流动反应器，试求
(a)F(∞)，(b)F(0)，(c)E(∞)，(d) ，(e)
解
(1)对PFR，F(1)=1，E(1)=∞，F(0.8)=0，E(0.8)=0，E(1.2)=0
(2)
(3)
第四章习题
1、乙炔与氯化氢在HgCl2活性炭催化剂上合成氯乙烯：
其动力学方程式可有如下几种形式：
对CO，O2气膜和液膜阻力
总阻力：10100247气膜247，占0.244%液膜1.01×107占99.76%
对易溶气体，气膜阻力为主，化学吸收增强不显著。
对难溶气体，液膜阻力为主，化学吸收增强显著。
2.在半间歇鼓泡塔中进行苯氯化生产一氯化苯的反应：
Cl2(G)+C6H6(L)→C6H5Cl+HCl
解
4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=0.27cAmol·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
5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?
（3）．操作气速
解
（1）计算初始流化速度
设Re小于2，
（2）计算逸出速度
uT=Fu，Re<10，F≈1
uT=0.08856mּs-1
（3）估算操作气速
操作气速=(0.5-0.6)uT，取0.5，操作气速=0.5uT=0.044mּs-1
2.在一直径为2m，静床高为0.2m的流化床中，以操作气速u=0.3m·s-1的空气进行流态化操作，已知数据如下：
dp=80╳10-6m，ρP=2200 kg·m-3，ρ=2 kg·m-3，μ=1.90╳10-2mPa·s，εmf=0.5
求床层的浓相段高度及稀相段高度。
解
计算逸出速度
设2<Re<500，
uT=Fu，Re<10，F≈1
uT=0.4811mּs-1
计算床层空隙率
当1<Re<200时，
计算浓相段高度
估算稀相段高度
(1)凝集流模型；
(2)多级混合槽模型；
(3)平推流模型；
(4)全混流模型。
计算出口物料中A组分的转化率。
解
（1）凝集流模型
t/min
c/kg·m-3
∑c
F(t)
0
0
0
0
0
10
3
3
0.125
0.1189 0.07582
20
6
9
0.375
0.2262 0.09197
30
5
14
0.5833
0.1793 0.04649
40
4
18
0.75
0.1365 0.02256
50
3
21
0.875
0.0974 0.01026
60
2
23
0.9583
0.0617 0.00415
70
1
24
1.0
0.0294 0.00126
80
0
24
1.0
0
∑
24
0.2525
(2)多级混合槽模型：
(3)PFR模型：
(4)CSTR模型：
4．用题一的条件，采用轴向扩散模型，计算其Pe值与出口物料中A组分的转化率。
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
（1）平推流
（2）全混流
（3）VR=0.001m3时可达到的转化率
第二章习题
1.平行液相反应
A→PrP=1
A→RrR=2cA
A→SrS=cA2
已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-3，求下列反应器中，cP最大为多少?
假定NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且kAG=4.05╳10-3mol·cm·kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm·s-1。
（1）气膜和液膜阻力各为多少？
（2）应采用哪种形式的速率式？
（3）采用化学吸收是否都可用？为什么？