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％, 求表示此反应的动力学方程式。
解
2
A A min 18A0min 8A0A
A A0d d 2
19.019.0181)(21
8.018.081)(11kc t
c kc kc x x c kt =-
=-⋅==
-⋅=-⋅=
为假设正确，动力学方程 2
反应O 2H N 2NO 2H
222
+→+, 在恒容下用等摩尔
H 2, NO 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。
解
()
()
()()
()205
.4644
.4905
.4226
.5580
.5ln 304.1526.1658.1814.1995.1ln 671041351862652715
.02175.01905.01630.01360
.02
1ln ln 115.01ln 15.015.0115.01
11d d d d d d 2
1A021A0A02
10A p 12
110A p 121p 1A0110A A0
A 21p 1A
10A p 1A
A p A A p A A
A0
A
A 2
1t p t p p p t p n n k t p n k t k p p n p p t t t k p p n t
k n p t
p p t
k p p p k t
p n n
n n
n n n
n p p
n p p t n n n
-----=
=-+--=--=--===--=+-=-=-=-
--------+---⎰⎰总
作图，得直线对A021ln ln p t
Y=A+B*X
Parameter
Value Error A 1.60217 0.01399 B -1.9946
0.00834
三级反应斜率3
19946.19946
.1≈-=--n n
3
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。
时间/s
116.8 319.8 490.2 913.8 1188 ∞ c A /kmol ·m -3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4 c B /kmol ·m -3
56.6
48.2
40.6
28.2
22.9
解
由c A -c B =42.4可知反应应按下列方式A+B →产物进行
l n t 1/2
ln p A0
设为二级反应
B A A
d d c kc t
c =-
积分得: B A0B0A B0A0ln 1c c c c c c kt -=
以B
A
B0A0ln 1c c
c c -对t 作图若为直线, 则假设正确。
由c A0-c B0=42.4整理得数据如下:
t
116.8 319.8 490.2 913.8 1188 B
A B0A0ln 1c c
c c y -= 0.013
2
0.0149
0.0169
0.0216
0.0247
线性回归:
Y=A+B*X
Parameter
Value Error A 0.01166 1.84643E-4 B
1.08978E-5
2.55927E-7
01166.0100898.15+⨯=-t y
B
A 5
A 1
135100898.1d d s kmol m 100898.1c c t
c k ----⨯=-⨯= 4
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:
()()()()
S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 9434
2+−−→−+
y
t
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。
解
3
31
31
11
1
1
1i 1.2m 0.75
0.8949
总体积
反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr
60
54.6
折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750
737.5
换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.5
0.862
的投料量
A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116
100
hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量
5
液相一级不可逆分解反应A →B+C 于常温下在一个2m 3全混流反应器( CSTR, MFR, 连续搅拌槽式反应器) 中等温进行。
进口反应物浓度为1kmol ·m -3, 体积流量为1m 3hr -1, 出口转化率为80%。
因后续工段设备故障, 出口物流中断。
操作人员为此紧急停止反应器进料。
半小时后故障排除, 生产恢复。
试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少?
解
9264.01
0736
.01m kmol 0736.02
.0hr 22.02.01120A A A0A 3
A 5.02A
0A A
1
Af A A00=-=-=
⋅====-=--=-⨯---c c c x c e c e c c k k r c c V V kt 料即为间歇反应器
全混流反应器切断进出首先求反应速率常数
6
反应A+B →R+S, 已知V R =0.001m 3, 物料进料速率V 0=0.5×10-3m 3min -1, c A0=c B0=5mol ·m 3, 动力学方程式为−r A =kc A c B , 其中k =100m 3kmol -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V R =0.001m 3, 可达到的转化率为多少?
已知k =1m 3kmol -1hr -1, c B0=3kmol ·m -3, c A 饱和=0.02kmol ·m -3, 水溶液流量为10m 3hr -1。
解 平推流
5
.00005
.051.0001.011
1111)111(1)1(d 10A0R Af Af 0A 02A A 0A 0R Af =⨯⨯+
-=+-
=--=-=⎰V kc V x x kc x x kc V V x (1) 全混流
3
330R 2B A A A0A A A00R m 1024105.040025.01000025
.0005.0--⨯=⨯⨯===⨯-=-=--=τV V c kc c c r c c V V
(2) ()()
()3820
.0111005.0100105.0m 001.01A 2
A A 2
A A
33
R 2A 20A A A0B A A A0A A A00R =-=
-⨯⨯==-=-=--=-x x x x x V x kc x c c kc c c r c c V V
第二章
3.一级反应A →P, 在一体积为V P 的平推流反应器中进行, 已知进料温度为150℃, 活化能为84kJ ·mol -1, 如改用全混流反应器, 其所需体积设为V m , 则V m /V p 应有何关系?当转化率为0.6时, 如果使V m =V p , 反应温度应如何变化?如反应级数分别为n =2, 1/2, −1时, 全混流反应器的体积将怎样改变? 解:
)
1ln()1()
exp(
)1ln()1()
1(CSTR
)1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A A
p m A A A p m A 0A A A0m A A00A A A00A A A0P A 0A A A A x x x RT E RT E x x k k x V V x k c x F V x k c x x k c r x F V c RT E
k kc r x x ----=---=
-=
--=-=-=-==-⎰⎰
)
1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m
p x x x x x k k x V V T T A
---=
---==。