C A C A0 (1 X A ) 2.382103 0.2 4.767104 mol/ L
CB CB0 2C A0 X A 9.528103 2 2.382103 0.8 5.717103 mol/ L
RC rc kCACB 2 4.764104 5.717103 5.447106 mol/ L
第二章
作业评讲
2.1.在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：
CO 3H2 CH4 H2O
催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为10%，其余为N2,H2 气体，改变进口原料气流量Q0进行实验，测得出口CO的转化 率为： Q (ml/min) 83.3 67.6 50.0 38.5 29.4 22.2
0
X(%)
20
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，其反应速率式可用表示为
rA dFA dVR
故反应速率可表示为：
rA Q0C A0 dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
FA FA0 (1 X A ) Q0C A0 (1 X A ) dFA Q0C A0dX A
用XA～VR/Q0作图，过VR/Q0=0.20m0min
XA
0.12
0.2
0.148
0.3
0.20
0.4
0.26
0.5
0.8 0.6 0.4 0.2 0
0.34
0.6
0.45
0.7
0.4 0.04 1.8 0 .2
t 0.6332 0.3958 h 1.6

2.4甲烷与水蒸气在镍催化剂及750OC等温下的转化反应为： CH 4 2H 2O CO2 4H 原料气中甲烷与水蒸气的摩尔比为 1:4，若 2 是这个反应对各反应物均为1级，已知k=2L/(mol.s）。试求： （1）反应在恒容下进行，系统的初始总压力为0.101MPa， 当反应器出口的CH4转化率为80%时，CO2和H2的生成速率是 多少？（2）反应在恒压下进行，其他条件如（1），CO2的 生成速率为多少？ （1）由题意可将反应速率表示为: A 2B C 4D rC kCACB 对于恒容过程，则有

dC A 1.6C A (1 10.25C A ) dt
1 ( 1 X ) A CA 10.25C A0 1 10.25 1.6t ( )dCA ln(1 X A ) ln C A0 1 C A 10.25C A 1 1 10.25C A0
k1t1 k 2 t 2
E RT
k Ae
ln
k1 E 1 1 ( ) k2 RT T2 T1
t2 1 1 E R( ) ln T1 T2 t1
E 98.074 kJ / mol
rA C A0 dX A 2.13103 1.8 3.83103 m ol/ l min d (VR / Q0 )
2.3.在一恒容反应器中进行下列液相反应：
A B R
rR 1.6C Akmol / m 3 h
2 rD 8.2CA kmol / m3 h
C A0 (1 X A ) 2.382 103 (1 0.8) CA 3.609 104 mol/ L 1 A y A0 X A 1 2 0.2 0.8
C B 0 2C A0 X A 9.528 103 2 2.382 103 0.8 CB 4.331 105 mol/ L 1 A y A0 X A 1 2 0.2 0.8
C A C A0 (1 X A ) C B C B 0 2C A0 X A C A0 CB0 PA0 0.1013 0.2 3 2 . 382 10 m ol/ L 3 RT 8.314 10 1023 4C A0 4 2.382 103 9.528 103 m ol/ L
rA kCACB 2 3.069104 4.331105 3.126106 mol/ L
RC rC 3.126106 mol/ L
2.8对某均相反应，在初始浓度相同的条件下，为达到相同的 转化率，在100oC下需要10min，在120oC需要2min，试求活化 能。 解：在初始浓度相同的条件下，有：
2A D
式中rR,rD分别表示产物R及D的生成速率。反应用的原料为A与B 的混合物，其中A的浓度为2kmol/m3，试计算A的转化率达到 95%时所需的反应时间。 解：反应物A的消耗速率应为两反应速率之和，即
2 RA rR 2rD 1.6C A 16.4C A 1.6C A (1 10.25C A )
RD 4rC 4 5.447106 2.179105 mol/(L.s)
X A0 0.8
（2）对于恒压过程，是个变容反应过程，可求得总摩尔数的变化 t 1 4 1 2 A 2 A 1 1 y 反应物A的原始分率： A0 1 4 0.2 转化率为80%时的浓度
X A 0.3731ln(V / Q) 1.0013 dX A 0.3731 1.86 d (VR / Q0 ) X A X A 0.2 R 2 0.9986
X
y = 0.3731Ln(x) + 1.0013 2 R = 0.9986
0
0.1
0.2 V/Q
0.3
0.4
0.5
故CO的转化速率为 PA0 0.1013 0.1 C A0 2.13 10 3 mol / L RT 8.314 573