化学反应工程陈甘棠答案Word格式文档下载.docx
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（控制步骤）c?
（2）a?
1?
1
2?
2
1（控制步骤）c?
（3）a?
（控制步骤）
（4）b?
5.2在pd-al2o3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为
c2h4?
ch3cooh?
12
实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.]115℃,pacoh?
200mmhg，po?
92mmhg。
pc2h4（mmhg）
r0?
10（mol/hr?
g催化剂）
5
70100195247315465
3.9
4.46.06.67.25
5.4
注：
1mmhg=133.322pa
如反应机理设想为
acoh?
acoh?
c2h4?
hc2h4oac?
o2?
2o?
hc2h4oac?
o?
c2h3oac?
h2o?
（控制步
骤）c2h3oac?
?
h2o+?
试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。
解：
ch2cooc2h3?
h2o
（a）（b）（c）（e）（f）?
v
v?
f?
kfpf?
v?
d?
ks1kakbpapb?
e?
kep?
ev
v?
k2?
k3pa
ks2?
k1pa
（k2?
k3pa）
pa
1.34
10
3
1.511.801.93
2.082.93
pa作图，基本上为一直线。
∴上述数据与反应速度式基本符合。
5.3
r?
s，其动力学方程式为某反应a?
ra?
kka（pa?
prps/k）/（1?
krpr）
试导出平推流式的等温积分反应管中转化率xa与w/fao的关系式。
设总压不变且pa0?
p0?
p（pr0?
ps0?
0）?
2?
11
pa?
pa0（1?
xa）1?
aya0xa
（1?
xa）（1?
xa）
pa0?
同理：
pr?
ps?
xa1?
xa
p
将各p值代人题中给出的动力学方程式，并简化得：
（1?
ax）/（bx?
cx?
d）
式中：
pk
（
1p
kr?
ka）/kka
c?
2p
kr）/kkad?
ka）/kkax?
并设?
ra是以单位床层体积为基准的，反应管中堆积密度为pb（不应存在密度项）。
wfa0?
b
xf0
x
22
1?
ax
dx?
2xf0
x1?
ax2
d1?
2a
2a
b
axdx?
c2a
ax?
2d
11?
d
axb?
d
axf1?
axf
ln（1?
axf）?
bxf
在200℃下，苯在ni催化剂上加氢。
已知催化剂微孔的平均孔径4.0mm，求总压分别为0.1mpa及3.5mpa下氢的扩散系数。
由陈甘棠（81版）表5.3-4查得：
h2:
/k?
59.7c6h6:
412.3
2.827?
10?
5.349
10
m
设本系统可由苯与氢的二组分系统代表，则由（5.3-62）及（5.3-63）式，得：
ab?
（?
a
b）?
1/2
（2.827?
5.349）?
4.088
（?
b）
k（59.7?
412.3）?
157.0k
故：
kt/?
473/157.0?
30.1
由表5.3-3查得：
0.9483
代入（5.3-61）式：
dh
c6h6
0.001858（473）
3/2
0.86022.01678.11
cm/s2
pp（4.088）（0.9483）
（
1
当p=0.1mpa=1atm时dh
c6h
6
0.8601
cm/s?
0.860cm/s
当p=3.5mpa=35atm时dh
h2?
c6
0.86035
0.02457cm/s
至于努森扩散则由（5.3-65）式计算，它与总压是无关的。
dk?
9700（0.4）（
4732.016
）
59431.5cm/s
由此可知，由于孔径较大，努森扩散的影响可以忽略。
解法2：
由于孔径4mm很大，因此直接用分子扩散的公式（参考朱炳晨的书）
2vgsg
g
0.521.06?
350?
4
psg
2.8?
7
cm
孔径很小属努森扩散区：
9700?
116.89?
3?
500?
2731201
6.89?
cm/s
d?
1/dk?
1/dab
6.60?
dk
0.155
de?
dd?
0.52?
3
1.14?
10cm/s
迷宫因子是催化剂中的一种加速或者减弱催化的酶的催化系数，这
个系数决定了催化的速度。
5.6兹有直径为0.2cm高0.2cm及直径为0.8cm高0.8cm的两种
催化剂粒子分别在等温的管中进行测试，填充体积为150cm3，床层空隙率0.40，所用气体流量均为3cm3/s，粒子孔隙率均为0.35，
迷宫因子0.20，反应为一级不可逆，对直径为0.2cm催化剂，达到
的转化率为66%，而对直径为0.8cm的催化剂则为30%，如气体密
度不变，问：
（1）这两种床层催化剂有效系数是多少？
（2）气体
真实的扩散系数为多少？
（1）设等比表面当量球半径rp1,rp2：
表面积/体积
4?
rp43
2r?
r
rp
2r
，故rp?
rp1rp2
0.1
0.250.4
xaf0
ra
ca0?
dx
kvca0（1?
xaf）
kv
ln
xaf
式中?
ra，?
p均以催化剂粒子体积为基准：
pk2?
ln
0.66
1.079，?
0.3
0.357
【篇二：
化学反应工程教案11（化工13）-胡江良】t>
【篇三：
《化学反应工程》课程教学大纲】
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制定人：
王远强教学团队审核人：
门勇开课学院审核人：
饶品华
课程名称：
化学反应工程／chemicalreactionengineering课程
代码：
040311适用层次（本/专科）：
本科
学时：
48学分：
3讲课学时：
48上机/实验等学时：
0考核方式：
考试先修课程：
化工原理，化工热力学，物理化学适用专业：
化学
工程与工艺、制药工程等教材：
张濂、许志美、袁向前，《化学反
应工程原理》（第二版），华东理工大学出版社，2007主要参考书：
1、陈甘棠等，《化学反应工程》（第三版），化学工业出版社，20112、朱炳辰等，《化学反应工程》（第五版），化学工业出版社，20123、李绍芬等，《反应工程》（第二版），化学工业出版社，2008
4、ronaldw.missen,charlesa.mims,bradleya.saville.chemicalreactionengineeringandkinetics.jonwileysons,inc.1999
一、本课程在课程体系中的定位
“化学反应工程”是以无机化工、有机化工、煤化工和石油化工生产
过程中的化学加工过程为背景，按化学反应与动量、热量、质量传
递相互作用的共性归纳综合的宏观反应过程；
是将化学反应原理与
反应设备相结合的一门学科；
本课程是该专业的主干专业基础课，
属于必修课，跟学生的学位挂钩。
二、教学目标
1．培养学生用自然科学的原理考察、解释和处理工程实践问题；
2．使学生掌握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科
前沿；
3．应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立数学
模拟结合工程实践的经验应用于工程设计和放大。
三、教学效果
通过本课程的学习，学生可具备：
1．从全局的角度，思考问题、解决问题的意识；
2.熟悉反应工程
基本内容的能力；
3．熟练运用“三传一反”基本方程式，求解理想反应器模型的能力；
4．能注重研究内容，抓住研究思路，掌握共性规律的能力；
5.运用工程分析方法，解决工程问题的能力。
四、教学内容与教学效果对照表
五、教学内容和基本要求
第一章绪论教学内容：
概述；
化学反应的分类；
工业化学反应器的分类
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