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問(wèn)答題 溫度為1000K的純丙酮蒸汽以8kg/s的流量流入內(nèi)徑為26mm的活塞流反應(yīng)器，在其中裂解為乙烯酮和甲烷：

（1）計(jì)算所需的反應(yīng)體積；
（2）繪制軸向溫度分布及軸向丙酮濃度分布圖。

參考答案：

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1.問(wèn)答題 在常壓和2300℃下在管式反應(yīng)器中進(jìn)行純度為90%的甲烷高溫?zé)崃呀夥磻?yīng)：

（1）若以C₂H₄為目的產(chǎn)物，忽略第三步反應(yīng)，C₂H₄的最大收率為多少？
（2）若考慮第三步反應(yīng)，C₂H₄的最大收率是否改變？
（3）用圖表示各組分濃度隨空時(shí)的變化關(guān)系。
（4）若改變甲烷的進(jìn)料濃度，產(chǎn)物分布曲線是否改變？
（5）若改變反應(yīng)溫度，產(chǎn)物分布曲線是否改變？若提高反應(yīng)溫度，C₂H₄的收率是增加還是減少？乙炔的收率是增加還是減少？

參考答案：

2.問(wèn)答題 有一自催化液相反應(yīng)A→P，其速率方程為R_A=KC_AC_Pmol/m³.min，反應(yīng)溫度下，k=1m³/kmol.min,C_AO=2kmol/m³每小時(shí)處理1000mol原料，其中A占99%（mol），其余為P。要求最終轉(zhuǎn)化率為90%。
（1）為使所需反應(yīng)體積最小，采用何種型式反應(yīng)器好？并算出你所選用的反應(yīng)體積。
（2）如果采用循環(huán)反應(yīng)器，請(qǐng)確定最佳循環(huán)比及反應(yīng)體積。
（3）當(dāng)循環(huán)比ψ=∞時(shí)，反應(yīng)體積為多少？
（4）當(dāng)循環(huán)比ψ=0時(shí)，反應(yīng)體積為多少？

參考答案：

3.問(wèn)答題 環(huán)氧乙烷與水反應(yīng)生成乙二醇，副產(chǎn)二甘醇：

這兩個(gè)反應(yīng)對(duì)各自的反應(yīng)物均為一級(jí)，速率常數(shù)比k2/k1為2，原料中水與環(huán)氧乙烷的摩爾比為20，且不含產(chǎn)物。
（1）選擇何種型式的反應(yīng)器好？
（2）欲使乙二醇的收率最大，轉(zhuǎn)化率為多少？
（3）有人認(rèn)為采用活塞流反應(yīng)器好，乙二醇收率高但環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率低，故建議采用循環(huán)反應(yīng)器以提高總轉(zhuǎn)化率，你認(rèn)為這種建議是否可行？如果循環(huán)比ψ=25，并使空時(shí)與第（2）問(wèn)的空時(shí)相等，則此時(shí)總轉(zhuǎn)化率及乙二醇的收率是提高還是降低？

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4.問(wèn)答題 在活塞流反應(yīng)器中絕熱進(jìn)行丁二烯和乙烯合成環(huán)乙烯反應(yīng):

進(jìn)料為丁二烯與乙烯的等摩爾混合物，溫度為440℃。操作壓力1.013×10⁵Pa。該反應(yīng)的熱效應(yīng)等于-1.256×10⁵kJ/mol。假定各氣體的熱容為常數(shù)，且C_PA=154,C_PB=85.6,C_PR=249,單位為J/mol.K。要求丁二烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)12%，試計(jì)算
（1）空時(shí)，平均停留時(shí)間及出口溫度；
（2）若改在440℃下等溫進(jìn)行，重復(fù)（1）的計(jì)算；
（3）440℃下等溫反應(yīng)時(shí)所需移走的熱量。

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5.問(wèn)答題 現(xiàn)有反應(yīng)體積為1m³的活塞流反應(yīng)器兩個(gè)，擬用來(lái)分解濃度為3.2kmol/m³的過(guò)氧化氫異丙苯溶液以生產(chǎn)苯酚和丙酮。該反應(yīng)為一級(jí)不可逆反應(yīng)，并在86℃等溫下進(jìn)行，此時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)等于0.08s^-1。過(guò)氧化氫異丙苯溶液處理量為2.4m³/min。試計(jì)算下列各種情況下過(guò)氧化氫異丙苯溶液的轉(zhuǎn)化率。
（1）兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)操作；
（2）兩個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)操作，且保持兩個(gè)反應(yīng)器的原料處理量相同，即均等于1.2m³/min；
（3）兩個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)操作，但兩者原料處理量之比為1：2，即一個(gè)為0.8m³/min，另一個(gè)則為1.6m³/min；
（4）用一個(gè)反應(yīng)體積為2m³的活塞流反應(yīng)器替代；
（5）若將過(guò)氧化氫異丙苯的濃度提高到4kmol/m³，其余條件保持不變，那么，上列各種情況的計(jì)算結(jié)果是否改變？相應(yīng)的苯酚產(chǎn)量是否改變？
（6）比較上列各項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果并討論之，從中你得到哪些結(jié)論？

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