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第三章 理想反应器
8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。
9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。 10.全混流反应器的返混_______。 11.平推流反应器的返混为_______。
14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。
15.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。
16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。
18. 对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 19. 对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间
t0不包括下列哪一项_______。
A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间
2ol/l时，?rA?0.01CAmol/l?s，24.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B，当CA0?1m求反应至CA?0.01mol/l所需时间t=_______秒。（D） A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900
ol/l时，25.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B，?rA?0.01CAmol/l?s，当CA0?1m求反应至CA?0.01mol/l所需时间t=_______秒。（B） A. 400 B. 460 C. 500 D. 560
30.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。（C） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 31.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。（B） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 33.一级不可逆液相反应A2R，CA0?2.30kmol/m， 出口转化率xA3?0.7，每批
操作时间t?t0?2.06h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为_______m。（C）
A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4
P(主)A339.对于单一反应组分的平行反应大，则最适合的反应器为_______。（A） S(副)，其瞬间收率?P随CA增大而单调增
A. 平推流反应器 B. 全混流反应器
C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器
P(主)A40. 对于单一反应组分的平行反应
S(副)，其瞬间收率?P随CA增大而单调下
降，则最适合的反应器为_______。（B） A. 平推流反应器 B. 全混流反应器
C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。
2r?k2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提r?kCR1A45.对于反应，，E1；S高产物的收率？
答：
3
46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m·h，k=9.52×
9-13
10exp[-7448.4/T] h，CA0?2.3 kmol/m，MR?60，CR0?0，若转化率xA?0.7，装置
的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h） 解：反应终了时R的浓度为
CR?2CA0xA?3.22(kmol/m3)
t?CA0?dxA1xAdxA11???ln0kCk01?xAk1?xA A.4??7448k?9.52?109exp????0.92?273?50?
xAt?11ln?1.31(h)0.921?0.7
VCRMR50000?t?t024
V?50000?2.06?22.2(m3)24?3.22?60
CH = CH2(A) + CH2 = CHCOOCH3(B)COOCH3(C)47.
CH2 = CH该反应在全
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混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为0.5 m/h，丁二
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烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为CA0?96.5 mol/m，CB0?184 mol/m，催化剂的浓度为
CD?6.63 mol/m3。速率方程?rA?kCACD，式中k=1.15×10-3 m3/mol·ks，若要求丁二
烯转化率为40%。求：反应器的体积V； 解： A + B → C
?rA??dCA?kCACD?kCA0(1?xA)CDdt ??CA0xACA0xAxA???rAkCA0(1?xA)CDk(1?xA)CD
对于全混流反应器 ∵
??∴
0.4?87.4(ks)?24.28(h)1.15?10?3?(1?0.4)?6.63 Vv0 v0?0.5m3/h
??∵
3V??v?24.28?0.5?12.14m0∴
在分批式反应器内的反应时间为
t?CA0?xA0dxA1??rAkCD?0.40dxA?67(ks)1?xA
3
48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m·h，k=9.52
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×10exp[-7448.4/T] h，CA0?2.3 kmol/m，MR?60，CR0?0，若转化率xA?0.7，装
置的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率?？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h） 解：（1）进料速度v0
?CR?2CA0xA
?v0CR?2CA0v0xA?5000024?MR
以CA0?2.3,xA?0.7,MR?60
v0?50000/(24?60?2?2.3?0.7)?10.78m3/h
（2）反应器有效容积V
???xAVCA0xA??v0kCAk(1?xA)
?V?v0xA?27.34m3k(1?xA)
(3)
t?CA0?xA0dxA1xAdxA11???lnkCAk01?xAk1?xA
.4??7448k?9.52?109exp????0.92273?50?? t?11ln?1.31(h)0.921?0.7
??t??1.13?0.5162.54
3
2
49. 现有一有效容积为0.75m的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m的冷却盘管。
欲利用改反应器来进行A→R的一级不可逆的液相反应，其速率常数
.9??1?5525k?1.0788?109exp??(h)?J/molA，原料液中A的T??，反应热(??Hr)?20921浓度
CA0?0.2mol/l，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热
3v?3m/h，反应器出口的反应液中CP?2.929（J/g·℃）0。要求原料液的进料流率为
CA?0.04mol/l。总传热系数U=209.2（KJ/m2·h·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。
试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T0。
解：1)计算反应温度T
CA1?CA01?k?
(k?CA0?1)CA??(0.220.75?1)()?180.043
5525.9]T
k?1.0788?109exp[?根据
T?308.6K
T0?T?2）
V(?rA)(??Hr)?UA(T?Tm)]v0?cP
18?0.04?0.75?20921?209.2?5?(308.6?298.16)?297.4K3?1050?2.929
2CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556
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T0?308.6?50. (CH3CO)2 (A) + H2O(B)-1
min，采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800 cm，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度v0。
解：初始浓度为CA0，离开第一釜为CA1，依次为CA2、CA3。