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书131页吉利兰图：查
Y?N?NminN?10?0.3??N?15N?1N?1NT?15?25层60%
第五章 化学反应器习题
1在间歇釜式反应器内进行A→B的液相一级不可逆反应，反应速率方程为rA=kcA，已知反应在162℃的等温下进行，k= 0.8h-1，试求转化率达到97%时所需的反应时间。 解：对一级反应：
2在间歇釜式反应器内进行某反应，其动力学方程为rA=0.35cA2 [kmol?m-3?s-1]，当A的初始浓度分别为1kmol?m-3和4kmol?m-3时，计算A的残余浓度降低到0.01kmol?m-3时所需反应时间。 解：对二级反应：
??1(1?1)?1（1-1）?282.8s?4.7min?0.0786h1kCACA00.350.01word 可编辑.
??1111ln?ln?4.38hk1?xA0.81?0.97- - .. --
?2?
3 醋酐的水解反应为
(CH3CO) 2O+H 2O=2CH3COOH
已知醋酐的浓度低时，此反应可视为假一级反应。在l5℃时的反应速率rA=0.080 6cA[mol?L-1?min -l]，式中cA为醋酐的浓度。若使用间歇釜式反应器，每天处理溶液量为25m3，每批料用于装、卸料等的辅助时间为25min，装料系数为0.7,要求醋酐的转化率为99%，试求反应釜的容积。 解：对间歇反应器中的一级反应：
1111??ln?ln?57.1mink1?x0.08061?0.99A
111111(?)?(?)?285s?4.75min?0.079hkCACA00.350.01425?103VR?qv0(????)?(57.1?25)?1425.3L?1.425m324?60
VT?VR?1.425?2.036m30.7?4在间歇釜式反应器中分别进行一级反应和二级反应，试计算转化率从0提高到90%与从90%提高到99%所需反应时间之比。 解：对一级反应： 0-90%
??ln1k11?xA?1?ln1k12.303?1?0.9kword 可编辑.
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0-99%
?2?ln1k14.605?1?0.99k?3??2??1?90%-99%
对二级反应：
2.302?1??1k?3??xAkcA0(1?xA)?1??0 .90-90% kc A 0 ( 1 ? ) kc A 0 0%-99%
90%-99%
5 用醋酸和丁醇合成醋酸丁酯的反应为
CH3COOH+C4 H9OH→CH3COOC4H9+ H2O
0.99?2?0.9999?kcA0(1?0.99)kcA0?3??2-?1??901?1?kcA0?310反应在间歇釜式反应器内进行，反应温度为373 K，配料比为醋酸：丁醇=1:4.97（摩尔比），以少量H2SO4为催化剂，反应速率方程为rA=kcA2，式中cA为醋酸的浓度。已知在反应温度下的速率常数k=1.046m3?kmol-1?h-1，物料的密度在反应前后不变，均为750kg?m-3，要求每天生产2400kg醋酸丁酯，醋酸的转化率为50%，每批料的辅助时间为0.5h，求反应釜的有效容积。 解：醋酸-60，丁醇-74，醋酸丁酯-116
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cA0??M?750?1.75kmol/m31?60?4.97?74二级 ??
xA0.5??0.546h?32.78minkcA0(1?xA)1.046?1.75?（1-0.5）醋酸丁酯产量：
2400?0.862kmol/h116?24 A的转化率50%?，F A0?
0.862?1.72kmol/h,FB0?4.97FA0?8.57kmol/h50% qm1.72?60?8.57?74qv???0.98m3/h?750
VR?qv0(????)?0.98?（0.546?0.5）?1.025m3
8某液相反应，在25℃时其反应速率方程为rA=0.992cAcB[kmol?m3?s-1]，原料的进料量为0.28m3?h-1，反应物的初始浓度cA0=cB0=0.08 kmol?m -3，试求：(l)采用单级连续反应釜，转化率达87.5%时，反应釜的有效容积；(2)采用二级串联反应釜，每个反应釜的有效容积为单级连续反应釜的一半时，反应的最终转
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化率。 解：
（1）对二级反应：
??VRxA0.875???705.6s?11.76minqv0kcA0(1?xA)20.992?0.08?(1?0.875)20.28
VR?qv0???11.76?55l?0.55m360
（2）二级串联
???VRcA0?cA1?qv0kcA12705.60.08?cA1?解得cA1=0.0138kmol/m3220.992cA1???VRcA1?cA2?qv0kcA22705.60.0138?cA2?解得cA2=0.005kmol/m3220.992cA2xAf?0.08?0.005?93.75%0.08word 可编辑.
化学工艺学潘鸿章版课后习题答案
