《化学反应工程》第二版习题
第一章习题
1
2
何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 3
4
5
现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B?C A+C? D (2)A+2B?C B+C?D C+D→E (3)2A+2B?C
A+C?D
6 气相基元反应A+2B→2P在30℃和常压下的反应速率常数kc=2.65×
10mkmols。现以气相分压来表示速率方程，即(?rA)=kPpApB，求kP=?（假定气体为理想气体）
4
6
-2-1
2
化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?
若将反应速率写成?rA??dcAdt，有什么条件?
为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?
7
8
反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C。反应动力学方程为：?rA=kcAcB。由于反应物B在水中的浓度远大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。
0
《化学反应工程》第二版习题
于A，在反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，以至于A在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m3时C的生成量。已知k=1mkmolhr，cB0=3kmol·m，cA饱和=0.02 kmol·m，水溶液流量为10mhr。 9
反应2H2?2NO?N2?2H2O，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据 总压/MPa 半衰期/s
10 考虑反应A?3P，其动力学方程为?rA??容下以总压表示的动力学方程。
11 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。
116.8 319.8 490.2 913.8 1188 时间/s
cA/kmol·m-3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3
-3
cB/kmol·m 56.6 48.2 40.6 28.2 22.9
12 丁烷在700℃，总压为0.3MPa的条件下热分解反应：
C4H10→2C2H4+H2 (A) (R) (S)
起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时?dpRdnSdyA，，?。 dtdtdtdpAdt?0.24MPa?s?13-1-1-3-3
3-1
0.0272
265 0.0326 186 0.0381 135 0.0435 104 0.0543 67
求此反应的级数。
1VdnAdtnAV??k试推导在恒
∞ 42.4 0
，求此时
13 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol·m-3时，反应到某一浓度需要
285s，初始浓度为1kmol·m-3时，反应到同一浓度需要283s，那么，从初
始浓度为5kmol·m-3反应到1kmol·m-3需要多长时间？
14 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：
1
《化学反应工程》第二版习题
24CH3COOH?C4H9OH????CH3COOCHSO4H9?H2O ?A? ?B? ?R? ?S?
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
-3
丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m，反应器装填系数为0.75。
15 反应(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在间歇反应器中15℃下进行。已知一
次加入反应物料50kg，其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·m，物料密度为
-37
1050kg·m。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708×10exp(?E/RT) min-1，E=49.82kJ·mol-1。求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。
16 在100℃下，纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:
2A→R+S
A组分分压与时间关系见下表:
t/sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160 pA /MPa 0.1 0.096 0.080 0.056 0.032 0.018 0.008 0.004 0.002 试求在100℃，0.1MPa下，进口物流中包含20%惰性物，A组份流量为100mol·hr-1，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。
17 间歇操作的液相反应A→R，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓度由cA0=1.3kmol·m-3降到0.3 kmol·m-3需多少时间? -3cA/kmol·m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0 -3-1
(?rA)/kmol·mmin 0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042
18 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其
反应速率均可表达为?rA=23pA2 mol·m-3s-1，式中pA 的单位为kPa。求该反应的活化能。
19 有如下化学反应
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4 (I) (A) (B) (P) (I)
在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol；nA0=2mol；nB0=3mol；nP0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。
-3
2
《化学反应工程》第二版习题
20 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，动力学方程式为?rA=0.27cA mol·ms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?
21 液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3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1 kmol·m-3，体积流量为1m3hr-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？
22 第17题中的反应，(1)当cA0=1.2kmol·m-3，进料速率1kmolA·hr-1，转化率
为75％；(2) cA0=1.3kmol·m-3，进料速率2kmolA·hr-1，出口为0.3kmol·m-3；
(3) cA0=2.4kmol·m，出口仍然为0.3kmol·m，进料速率为1kmolA·hr。计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少?
23 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? 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。
24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：
rc=k1cA2 2A→B＋C
rD=2k2cAcB A＋B→2D
A的初始浓度为2.5kmol·m-3，A和C的出口浓度分别为0.45和0.75kmol·m-3。假设进口物流中不含B、C、D，反应时间为1250sec，求： 1. 出口物流中B和D的浓度； 2. k1和k2 。
-3
-3
-1
-3-1
-1
3
《化学反应工程》第二版习题
第二章习题
1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?
2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应
却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什
么?
3. 一级反应A→P，在一体积为VP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Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，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？
1???4. 在体积VR=0.12m的全混流反应器中，进行反应A?BR?S，式
???k3
k2中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA·m-3，另一种含1.6kmolA·m-3。设系统密度不变，当
B的转化率为75％时，求每种物料的流量。
??，已知?35. 可逆一级液相反应A?cA0?0.5kmol?m,P???cP0?0；当此反
应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转
化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。
6. 平行液相反应
A→P rP=1
A→R rR=2cA A→S rS=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? (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。
4
《化学反应工程》第二版习题
7. 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，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。
8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明
当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。
9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1m3hr-1的流量通过两个串联的40m3
全混流反应器后，其放射性衰减了多少？
10. A进行平行分解反应，其速率式为
↗R rR=1 kmol·m-3min-1 A →S rS=2cA kmol·m-3min-1 ↘T rT=cA kmol·mmin
其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmol·m-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。
11. 在0℃时纯气相组分A在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：A→
2.5P，实验测得如下数据： 2 4 6 8 10 12 14 ∞ 时间/s 0 pA/MPa 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020 求此反应的动力学方程式。
12. 气相反应A+B=R的动力学方程为(?rA)=k(pApB?pR/KP)，式中
k?3.5?10?8-3
-3-1
??2620?exp??T???12mol?msPa?3?1?2
KP?7.0?10?3560?exp??T??Pa?1
请确定最佳反应温度与转化率之间的关系。
5
《化学反应工程》第二版习题
13. 某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的
一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？
-3-1
14. 有一自催化反应A→R， 动力学方程为 ?rA=0.001cAcR kmol·ms。 要求
反应在4个0.1m的全混流反应器中进行，反应物初始浓度
cA0=10kmol·m-3，cR0=0，处理量为5.4 m3hr-1。如何排列这4个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？
-1-11215. 一级不可逆连串反应A???B???C，k1=0.25hr，k2=0.05hr，进料
kk3
流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。
16. 某气相基元反应：
A+2B→P
已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求
17. 已知常压气相反应
1???2A?BR?S
???k2dxAdt的关系式。
kabrs动力学方程为?rA?k1cAcB?k2cRcS，试用下列三种方式表达动力学方
程：
(1)组分分压；
(2)组分摩尔分率；
(3)组分初始浓度和A的转化率。
18. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。在平推流反应器中101.3kPa
下627.2K时等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为120m3hr-1（标
准状态），使NO2分解70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，
6
《化学反应工程》第二版习题
求反应器的体积。
19. 均相气相反应A→3P，服从二级反应动力学。在0.5MPa、350℃和
V0=4mhr下，采用—个25mm内径，长2m的实验反应器，能获得60％
3-1
转化率。设计一个工业平推流反应器，当处理量为320mhr，进料中含50%A，50%惰性物料时，在2.5MPa和350℃下反应，为获得80%的转化率．求需用25mm内径，长2m的管子多少根?这些管子应并联还是串联？
2
20. 有一气相分解反应，其化学反应式为A→R+S，反应速率方程为?rA=kcA，
反应温度为500℃。这时测得的反应速率常数为k=0.25m3kmol-1s-1。反应
在内径为25mm、长为1m的管式反应器中进行，器内压强维持在101.3kPa（绝），进料中仅含组分A，当其转化率为20%，空间速度为45hr-1（反应条件下的计算值）。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。
3
-1
7
《化学反应工程》第二版习题
第三章习题
1． 有一有效容积VR=1m，送入液体的流量为1.8mhr的反应器，现用脉冲
示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为： t/min 0 10 20 30 40 50 60
-3
c/kg·m 0 3 6 5 4 3 2 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t2
2． 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系
为：
t/min c/kg·m-3
0
0
2 4 6 0.05 0.11 0.2
8 10 12 14 16 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50
233-1
70 1 80 0 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t
3． 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)，?，
?θ。
2
4． 应用习题一的反应器，进行A+B→D反应，已知cA0=cB0=20mol·m-3，动力
学方程为?rA=0.005cAcB mol·m-3min-1，请用凝集流模型计算反应器出口物
料中A组分的转化率，并求cA，cB，cD值。
本题若用PFR及CSTR模型计算时，物料出口中A组分的转化率是多少?
5． 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=0.05cA mol·m-3min-1，请分别用：
(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。
8
《化学反应工程》第二版习题
计算出口物料中A组分的转化率。
6． 用习题5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。
7． 设E(θ)、F(θ)分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分
布函数，θ为对比时间。
(1) 若反应器为PFR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (2) 若反应器为CSTR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (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)
??0F???d?，(e)
??0?E???d?
3-13
8． 液体以1mhr的流量通过1m的反应器。定常态时用惰性示踪物以恒定流
量2×10-4mol·hr-1送入反应器（可以忽略示踪物流对流动的影响）。若反应
器分别为PFR或CSTR，求示踪物料加入后1.2hr时，反应器出口物流中示踪物的浓度为多少？
9． 请推导层流流动系统的物料停留时间分布密度函数和停留时间分布函数。
9
《化学反应工程》第二版习题
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：
C2H2?HCl?C2H3Cl(A)(B)(C)
其动力学方程式可有如下几种形式：
)K(1) r? 2(1?KApA?KBpB?KCpC)k(pApB?pC(2) r?kKAKBpApB(1?KApA)(1?KBpB?KCpC)
(3) r?kKApApB1?KApA?KBpBkKBpApB1?KBpB?KCpC
(4) r?
试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
2、 在510℃进行异丙苯的催化分解反应：
C6H5CH(CH(A)3)2?C6H6?C3H6(R)(S)
测得总压p与初速度r0的关系如下：
?1?14.3 6.5 r0/mol?hrgcat
7.1 7.5 8.1
p/kPa 99.3 265.5 432.7 701.2 1437
如反应属于单活性点的机理，试推导出反应机理式及判断其控制步骤。
3、 丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：
C4H8???C4H6?H2(A)(R)(S)k
若反应按下列步骤进行：
10
《化学反应工程》第二版习题
??a???b??c??1???A?σAσ???k2k?1??2? ?3?Aσ???Rσ?S???k4k3Rσ???R?σ???k6k5（1） 分别写出a，c为控制步骤的均匀吸附动力学方程；
（2） 写出b为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸
附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。
4、 在氧化钽催化剂上进行乙醇氧化反应：
C2H5OH?A12O2?CH3CHO?H2OBRS
其反应机理为：
1???C2H5OH?2σ1CHOσ1?Hσ1???25a k2kA1kAσ1Hσ13???O2?σ2Oσ2???b 2 k4BBσ2kc
5C2H5Oσ1?Oσ2???CH3CHO?OHσ2?σ1（控制步骤）
Aσ1B?26ROH?2kd Hσ1?OHσ2???H2O?σ2?σ1
证明：下述速率表达式：
r?k?1?KBpB1?2KApA??pApB?
5、 用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反应机理为:
(1) CO+σ=COσ 11
《化学反应工程》第二版习题
(2) H2+σ=H2σ
(3) COσ+2H2σ=CH3OHσ+2σ (4) CH3OHσ=CH3OH+σ
推导当控制步骤分别为(1)，(3)，(4)时的反应动力学方程。
6、 一氧化碳变换反应CO+H2O=CO2+H2在催化剂上进行，若CO吸附为控制
步骤， ①用均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。
②用焦姆金非均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。
7、 催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为：
（1） （2）
A+σ=Aσ Aσ= Bσ
（3） Bσ= B+σ
其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。
12
《化学反应工程》第二版习题
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，
2-1
空隙率εP=0.52，比表面积为Sg=350mg，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。
2. 在30℃和101.33kPa下，二氧化碳向镍铝催化剂中的氢进行扩散，已知该
催化剂的孔容为VP=0.36cm3g-1，比表面积SP=150m2g-1，曲折因子τ=3.9，
颗粒密度ρS=1.4g·cm-3，氢的摩尔扩散体积VB=7.4cm3mol-1，二氧化碳的摩尔扩散体积VA=26.9 cm3mol-1，试求二氧化碳的有效扩散系数。
3. 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。
4. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反
应。在500℃时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm
的球形催化剂，其平均孔径d0=1.1╳10-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。
5. 某一级不可逆催化反应在球形催化剂上进行，已知De=10-3cm2s-1，反应速
率常数k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。
6. 某催化反应在500℃条件下进行，已知反应速率为：
?rA=3.8╳10-9pA2 mol·s-1gcat-1
式中pA的单位为kPa，颗粒为圆柱形，高╳直径为5╳5mm，颗粒密度ρP=0.8g·cm-3，粒子表面分压为10.133kPa，粒子内A组分的有效扩散系数为De=0.025cm2s-1，试计算催化剂的效率因子。
7. 某相对分子质量为225的油品在硅铝催化剂上裂解，反应温度为630℃、
压力为101.33kPa，催化剂为球形，直径0.176cm，密度0.95g·cm-3，比表
面积为338m2g-1，空隙率εP=0.46，导热系数为3.6╳10-4J·s-1cm-1K-1；测得
-3
13
《化学反应工程》第二版习题
实际反应速率常数kV=6.33s-1；反应物在催化剂外表面处的浓度cAS=1.35╳10-5mol·cm-3；反应热ΔH=1.6╳105J·mol-1；活化能E=1.6╳105J·mol-1；扩散过程属于克努森扩散，曲折因子为τ=3，试求催化剂的效率因子和颗粒内最大温差。
8. 实验室中欲测取某气固相催化反应动力学，该动力学方程包括本征动力学
与宏观动力学方程，试问如何进行？
9. 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？
14
《化学反应工程》第二版习题
第六章习题
1. 在一总长为4m的填充床中，气体以2500kg·mhr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，其粘度为1.8╳10kg·ms。求床层的压降。
2. 不可逆反应2A+B→R，若按均相反应进行，其动力学方程为：
?rA=3.8×10pApB mol·Lhr
在催化剂存在下，其动力学方程为：
?rA?10?2-2-1
-3-5-1-1
-32-1-1
pApB2A256.3?22.1p?3.64pR?1?1mol?hrgcat
若反应在101.33kPa下恒温操作，进料组分中pA=5.07kPa，pB=96.26kPa，催化剂的堆积密度为0.6g·cm-3。试求在一维拟均相反应气中为保证出口气体中A的转化率为93%，两种反应器所需的容积比。（式中，p的单位为kPa）
3. 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：
??7960?4?rA?3.08?10exp???1?xA?T??kmol?hrgcat
?1?1流体的平均热容CP=128J·mol-1K-1。若要求乙腈的转化率为92%，且日产乙腈20吨，求各段的催化剂量。
4. 在一固定床反应器中，填充5.40m3的催化剂。在550℃，101.33kPa下进行
2A→2R+S的反应，用水蒸汽作稀释剂，反应物A与水蒸气的配比为1:4（摩尔比）。标准状态下加料量为1.0m3hr-1，出口转化率为50%，当反应
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《化学反应工程》第二版习题
速率采用?rA??1dnAVdt（其中V是催化剂填充体积）的定义时，550℃
-1
下的反应速率常数为1.0hr。若忽略外扩散的影响，并假定有效因子在床层内为一常数，求其有效因子。
5. 在T?x图上，①为平衡曲线，②为
x ① 最佳温度曲线，AMN为等转化率曲
线，指出最大速率点和最小速率点。A ② D M BCD为等温线，指出最大速率点和C N 最小速率点。
B T 6. 在T?x图上，定性绘出三段间接换
热SO2氧化反应的操作线。
在T?x图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线。
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《化学反应工程》第二版习题
第七章习题
1. 某合成反应的催化剂，其粒度分布如下：
6
dp╳10/m 40.0 31.5 25.0 16.0 %/(wt) 4.60 27.05 27.95 30.07
10.0
6.49
5.0 3.84
已知εmf=0.55，ρP=1300kg.m-3。在120℃及101.3kPa下，气体的密度ρ=1.453
-3-2
kg.m，μ=1.368╳10mPa·s。 求初始流化速度。
-6
2. 计算粒径为80╳10 m的球形颗粒在20℃空气中的逸出速度。颗粒密度
ρP=2650 kg·m-3，20℃空气的密度ρ=1.205 kg·m-3，空气此时的粘度为μ=1.85
-2
╳10mPa·s。
3. 在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为51╳10-6m，颗粒密度ρP=2500
kg·m，静床空隙率为0.5，起始流化时床层空隙率为0.6，反应气体的密度为1 kg·m，粘度为4╳10mPa·s。试求： 1．初始流化速度 2．逸出速度 3．操作气速
4. 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╳10-6 m，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。
5. 例7-3中如果要求出口气体中关键组分转化率为xAf=0.98，催化剂用量应取多少？
6. 例7-3中如果将操作气速由u=0.12m·s-1提高到0.2 m·s-1，出口气体中关键
组分转化率是多少？床层高度有何变化？
-3
-2
-3
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《化学反应工程》第二版习题
第八章习题
1. 以25℃的水用逆流接触的方法吸收空气中的CO2，试求在操作时
（1） 气膜和液膜的相对阻力是多少？
（2） 采用哪种最简单形式的速率方程来设计计算吸收塔。 已知CO2在空气和水中的传质数据如下： kAG=0.789mol·hr-1m-2kPa-1 kAL=25L·hrmHA=3039.9kPa·L·mol-1
-1
-2
2. 若采用NaOH水溶液吸收空气中的CO2，反应过程属瞬间反应
CO2+2OH-=2H++CO32-
吸收温度为25℃（题1数据可用），请计算： （1） 当pCO2=1.0133kPa，cNaOH=2mol·L-1时的吸收速率； （2） 当pCO2=20.244kPa，cNaOH=0.2mol·L时的吸收速率； （3） 他们与纯水吸收CO2比较，吸收速率加快了多少倍？
3. 用纯水吸收CO、O2等气体中少量的NH3，已知在操作温度(10℃)下NH3
的亨利系数HA=1.01kPa·L·mol-1；CO2，O2亨利系数HA=1.01╳105 kPa·L·mol-1。试求
假定NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且kAG=4.05╳10-3 mol·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？
4. 在填料塔中用浓度为0.25mol·L-1的甲胺水溶液来吸收气体中的H2S，反应
式如下：
H2S+RNH2→HS-+RNH3+
(A) (B) (R) (S)
-3-2-1
反应可按瞬间不可逆反应处理，在20℃时的数据如下：F=3╳10mol·cms；cT=55.5mol·L-1；pT=101.3kPa； kALσ=0.03s-1；kAGσ=5.92╳10-7mol·cm-3kPa-1s-1；DAL=1.5╳10-5cm2s-1；DBL=1╳10-5cm2s-1；HA=11.65kPa·L·mol-1。为使气体中
-1
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《化学反应工程》第二版习题
H2S浓度由1╳10-3降到1╳10-6，求最小液气比和所需填料高度。
-3-1
5. 已知气液反应A(g)+B(l)→P(l)的本征动力学方程是?rA=k2cAcB mol·cms，
反应在70℃下进行时，k2=20cmmols。在一搅拌充分的反应器内，将含
2-3
A为20%的气体在总压为101.33kPa下通入，若比表面积σGL=3.0cmcm，εL=0.85，DAL=2.2╳10cms，HA=1.12╳10kPa·L·mol，kAL=0.07cm·s。气相阻力可忽略不计，求当cB=4.0╳10-3mol·cm-3时的以单位容积床层计的宏观反应速率。
6. 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
(A) (B) (R)
为了控制副反应，确定苯的最终转化率为0.45。某装置年生产能力为8万吨一氯化苯（每年以7000小时计）。反应生成一氯化苯的选择性SR=0.95。在操作条件下，已知DAL=7.57╳10-9m2s-1；cAI=1.03kmol·m-3；kAL=3.7╳10-4 m·s；?rA=?rB=kcAcB； k=2.08╳10 mkmols；ρB=810kg·m；比表面积σ=200m2m-3；装填系数υ=0.7；平均气含率εG=0.2，每批料辅助生产时间t’=15min，计算所需鼓泡塔反应器容积。
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-4
-3
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2-1
4
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3
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