2013化學反應工程復習題：推導出一級和二級動力學簡單反應在間歇反應器、PFRCSTR（停留時間）和轉化率關系的積分表達式，并對三種典型反應器模型特點進行討論。ri根據阿倫尼烏斯方程可以得到方程：

r E ；i RTT對該表達式討論活化能的工程意義和反應溫度水平對反應速率影響；快，后趨于平穩的趨勢。A根據阿倫尼烏斯方程，(rA

)k0

EeRTcnArii推導關系式ricAc

，其中

A為反應物濃度，為反應級數。表達出該表達式的工程意義。A2.1AB

不同轉化率時反應速率的遞變趨勢，請根據實驗數據說明反應級數對反應速率影響的規律；反應物濃反應物濃轉化 反應速率的遞率變趨勢度 x 一級 一級反c 反應應（ ）r/r2 20（ ）1 101.00111 101.00110.70.30.70.490.50.50.50.250.10.90.10.010.010.990.010.0001AP150oC83684PFRVPCSTRVmxA=0.6Vm/VP之值應如何？討論所得的結果。NCSTR反應器串聯進行動力學為一級的簡單反應：AP度均相等。N個釜完成反應后，殘余濃度為：NCSTR反應釜數量，為空時，k為反應動力學常數。如果已知在某反應溫度下的速率常數為k0.92h1，原料速率v0

10m3/h，要求轉化率為0.90。計算當串聯反應釜分別為1,3,10,100個時的反應器總體積；如果應用PFR反應器進行該反應，計算在反應條件和要求完成的轉化率相同的情況下需的反應體積；對問題2, 3的計算結果進行討論。自催化反應： APPPA是一個等密度的反應過程，反應速率(rA

)kc cA Pk103m3(kmol)1(s)1。x 0.98。A試計算下列反應器體積。

，進料量為v0.002m3/s, c 2kmol/m3，c 0kmol/m3，A0 P0全混流反應器（；兩個等體積全混流反應器串聯組合反應器；如何實現反應器組合，在完成轉化率的前提下使得反應器體積最小。ABP反應維持在75oC等溫操作，實驗測得反應速率方程式為：k2.78103l/(mols),當反應物AB的初始濃度cA0cB04mol/lAxA=0.80.684kmol的反應物PFRCSTR20min,釜式反應器裝填系數為0.8。有一自催化反應:APPP已知：今在一循環反應器中進行此反應,要求達到的轉化率為98%。求:當循環比為R=0,R=3,R=∞時，所需要的反應器體積為多少？在反應過程中，保證化學反應操作定態穩定的條件是什么？如果對于在CSTR放熱反應過程，為了保持反應的穩定性，如何兼顧換熱面積和換熱溫差？為什么？在管式固定床反應器，對于催化床列管的管徑大小的設計有一定的要求，特別是對于放熱反應(Dt

max

(Qg

/Vr

)1RT2/E其中：UQ

)(1)kcn

，Vr為催化劑微元體積。grr提示：列管微元移熱速率為grrQUar

Vr

Tc

，at為圓管的比表面，Tc為管外冷卻介質溫度。據內部效率因子2，(1)寫出準數并用簡圖表示實驗結論。有氣固相催化反應AP，動力學表達式為:(rA

)k0

e(E/

Aes

n (a)也可以采用易于反應工程分析的效率因子法處理,其表式為:rkA 0

ERTbcAb

n (b)cAescAb為效率因子。試問采用效率因子法動力學表達式(b)中的反應級數、活化能和(a)式中的反應級數、活化能意義是否相同，為什么？在等溫反應體系，寫出表征外擴散與內擴散的特征參數：達姆科勒準數Da和西勒模數的表達式；如果反應級數為一級，只考慮內、外擴散因素影響，證明總效率因子的表達式為：其中

為外擴散效率因子，1

k kag

為內擴散效率因子。2工業生產以C6H6 (苯)在V2O5作為活性組分的催化劑上進行催化氧化制C4H2O3(順丁烯二酸酐)是一個由平行反應和串聯反應組成的復合反應。6,4,2為了實現反應過程中目標產物C4H2O3高選擇性，如何優化反應溫度的控制？為什么？Cu，其還原活化過程是強放熱反應，其主反應為：CuO+H2=Cu+H2O =20.3kcal/mol如果采用純氫氣進行催化劑還原，容易造成表面溫度升高，導致催化劑單質銅微晶燒結，使行還原，如還原氣組成為氫氮混合氣（2+。假設該反應受外擴散控制，試估算用純氫氣還原和氫氮混合氣還原催化劑的表面溫度Ts.(Ts-Tb=0.66△Tad,△Tad260oC;純氫氣熱容為：kcal/(kgoC),0.0899kg/m3;氫氮混合氣熱容為：0.41kcal/(kg.oC),氣體密度為：1.25112.有一醋酐水溶液，在25