工程款结清证明
CA0XA1Vr11??22Q0kCA(1?X)Q00A1Vr2CA0(XA2?XA1)3??22Q0kCA0(1?XA2)Q0
二式联立化简后得到：（将XA2=0.5代入）
230.5?2.75XA1?2.5XA?X1A1?0
解之得：XA1=0.223
kCA0(1?XA1)21.2?0.15(1?0.223)2?1Q0?Vr1??0.4873m3/hXA10.223
mol/h 醋酸丁酯产量=Q0CA0XA2?0.4873?0.15?0.5?36.55如果进行的是一级反应，可进行如下计算：
（1） （1） 小反应器在前，大反应器在后:
CA0XA1Vr11??Q0kCA0(1?XA1)Q0Vr2CA0(XA2?XA1)3??Q0kCA0(1?XA2)Q0
联立二式，且将XA2=0.5代入，化简后得到:
2XA1?3XA1?0.5?0
解得：XA1=0.1771
Q0?所以有：
k(1?XA1)1.2(1?0.1771)??5.576XA10.1771m3/h
醋酸丁酯产量=Q0CA0XA2?5.576?0.15?0.5?0.4182(2)大反应器在前，小反应器在后:
kmol/h
CA0xA1Vr13??Q0kCA0(1?xA1)Q0Vr2CA0(xA2?xA1)1??Q0kCA0(1?xA2)Q0
解得XA1=0.3924
Q0?所以有：
3k(1?XA1)3?1.2(1?0.3924)??5.575XA10.3924m3/h
产量同前。说明对此一级反应，连接方式没有影响。
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工程款结清证明
3.14等温下进行1.5级液相不可逆反应：A?B?C。反应速率常数等于5m1.5/kmol1.5.h，A的浓度为2kmol/m3的溶液进入反应装置的流量为1.5m3/h，试分别计算下列情况下A的转化率达95%时所需的反应体积：（1）全混流反应器;(2)两个等体积的全混流反应器串联；（3）保证总反应体积最小的前提下，两个全混流反应器串联。
解：（1）全混流反应器
Q0CA0XA1.5?2?0.95Vr???18.021.51.51.51.5kCA0(1?XA)5?2?(1?0.95)（2） （2） 两个等体积全混流反应器串联
m3
Vr1?Q0CA0XA11.5kC1.5(1?X)A0A1Q0CA0(XA2?XA1)Vr2?1.5kC1.5(1?X)A0A2
由于Vr1?Vr2，所以由上二式得：
XA1(XA2?XA1)?1.5(1?XA1)(1?XA2)1.5
将XA2=0.95代入上式，化简后得到XA1=0.8245，所以：
Vr1?Q0CA0XA1?2.3791.51.5kCA0(1?XA1)m3
串联系统总体积为：Vr?2Vr1?4.758m3
m3
（3） （3） 此时的情况同（1），即Vr?18.03
3.15原料以0.5m3/min的流量连续通入反应体积为20m3的全混流反应器，进行液相反应：
A?R2R?DrA?k1CA2rD?k2CR
CA,CR为组分A及R的浓度。rA为组分A的转化速率，rD为D的生成速率。原料中A的浓度等于0.1kmol/m3，反应温度下，k1=0.1min-1，k2=1.25m3/kmol.min,试计算反应器出口处A的转化率及R的收率。
解：
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工程款结清证明
??Vr2.0??40minQ00.5CA0XAXA???k1CA0(1?XA)0.1(1?XA)
所以：
XA?0.80,CA?CA0(1?XA)?0.02kmol/m3??CR?402k1CA?2k2CR
即为：
2100CA?CR?0.08?0CR?0.02372kmol/m3YR?CR0.02372??0.2372CA00.1
3.16在全混流反应器中等温进行下列液相反应：
2A?Bk3A?C???D2rB?k1CA?k2CBrD?k3CACC
进料速率为360l/h,其中含25%A,5%C（均按质量百分率计算），料液密度等于0.69g/c m3。若出料中A的转化率为92%，试计算：
（1） （1） 所需的反应体积；
（2） （2） B及D的收率。已知操作温度下，k1=6.85×10-5l/mol.s;
k2=1.296×10-9s-1;; k3=1.173×10-5l/mol.s ;B的分子量为140；D的分子量为140。 解：因MB=MD=140,所以MA=MC=70
FA0?CA0?Q0?WA360?0.69?0.25??0.8871kmol/hMA70FA00.8871?1000??2.46mol/lQ0360Q0?WC360?0.69?0.05FC0???0.1774kmol/hMC70CA0?0.1774?1000?0.4929mol/l360
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工程款结清证明
????CA0XA22(k1CA?k2CB)?k3CACC （1） CB2k1CA?k2CB （2）
CC0?CC??k3CACC （3）
由（2），（3）式分别得：
2k1?CACB?1?k2? （4）
CC?CC01?k3?CA （5）
将（4），（5）式及上述数据代入（1）式，可整理为τ的代数方程式，解之得τ=3.831×105s=106.4h
（1） （
1
）
反应体积
Vr??Q0?106.4?360?38300l?38.30m3
（2） （2） 将τ代入（4）式得CB?1.016mol/l，所以B的收率为：
2CB2?1.016??82.60ê02.46
对A作物料衡算：CA0?CA?2CB?CD YB?所以有：
CD?CA0?CA?2CB?CA0XA?2CB?2.46?0.92?2?1.016?0.2312mol/l
CD0.2312YD???9.40ê02.46所以D的收率为：
3．17 在CSTR中进行下述反应：
k1C6H6?Cl2???C6H5Cl?HCl(B)(C)(M)(H) （1）
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工程款结清证明
k2C6H5Cl?Cl2???C6H4Cl2?HCl(M)(C)(D)(H) （2）
k3C6H4Cl2?Cl2???C6H3Cl3?HCl (D)(C)(T)(H) （3）
如果k1/k2=8, k2/k3=30,CB6=10.0mol/l,氯对苯的加料比=1.4，k1τ=1 l/mol,( τ为空时)，试计算反应器出口B,M,D,T,C的浓度。各个反应对各反应物均为一级。
3C?10kmol/m,k1/k2?8,k2/k3?30,CC0/CB0?1.4,k1??1 解：B0分别列出组分B,M,D,T,C的物料衡算式：
B:??CB0?CBC,CB?B0k1CBCC1?CC (1)
8CBCCCMM:??,CM?k1CBCC?k2CMCC8?CC (2) D:??
30CCCMCD,CD?k2CCCM?k3CDCC240?CC (3) CT1,CT?CCCDk3CCCD30 (4)
T:??
C:CC?CC0?CM?2CD?3CT (5) 由（5）式得：
1.4CB0?CC?CM?2CD?3CT?CC?(6)
8CBCC60CCCM1??CCCD8?CC240?CC10
联立（1）,(2),(3),(4),（6）式（五个方程，五个未知数）： 由（2）式得：
由（3）式得：
CM?8CBCC8CB0CC?8?CC(1?CC)(8?CC) (7)
230CCCM240CB0CCCD??240?CC(240?CC)(1?CC)(8?CC) (8)
将（1）,(7),（8）式代入（6）得：
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化学反应工程第三章答案
