吴元欣版反应工程答案.doc

【知识点详解】 1. 反应工程基础概念： - 转化率：转化率是衡量反应物在化学反应中被转化为产物的程度，通常分为单程转化率和全程转化率。单程转化率指的是原料经过一次反应器的转化率，而全程转化率则考虑了循环回路中原料的多次转化。 - 收率：收率表示产物相对于原料的产量，分为单程收率和总收率。单程收率是通过一次反应过程得到的产物占原料的摩尔或质量比例，总收率则考虑了整个系统内包括循环物料在内的产物产出。 2. 选择性： - 选择性是衡量反应过程中特定产物生成的比例。在本例中，乙烯的选择性是指生成乙烯的摩尔数与消耗乙烷的摩尔数之比，反映了乙烷裂解过程中乙烯的生成效率。 3. 基准选择： - 在计算过程中，选择不同的基准可以得到不同的转化率和收率。例如，以B点混合气体为基准计算的是单程转化率和单程收率，而以A点新鲜气体为基准计算的是全程转化率和全程收率。 4. 循环操作与利用率： - 循环操作在化工生产中常见，特别是在反应达到化学平衡时，为了提高原料利用率，未完全转化的原料会被循环回反应器再次参与反应。在这个例子中，一氧化碳部分转化成甲醇，剩余部分循环利用。 5. 平衡限制： - 化学反应受平衡常数控制，不能无限进行，因此原料不能全部转化为期望的产物。在甲醇合成中，由于反应物和产物之间的化学平衡，一氧化碳不能完全转化为甲醇。 6. 摩尔分数与质量分数： - 摩尔分数和质量分数是表征混合物中各组分相对含量的参数，它们在物料衡算和热力学分析中非常重要。在计算过程中，需要将摩尔分数转换为质量分数以进行物料平衡计算。 7. 循环气与原料气比例： - 循环气与原料气之比决定了系统的循环量，这直接影响到转化率和收率的计算。在案例中，循环气与原料气的摩尔比为7.2，意味着大量气体被循环回反应系统。 8. 计算方法： - 在实际工程问题中，通常需要通过物料衡算来确定转化率和收率。例如，在甲醇合成的案例中，通过给定的气体组成和循环比例，可以计算出一氧化碳的转化率和甲醇的收率。 总结，反应工程是化工领域的重要学科，涉及反应器设计、操作条件优化和物料平衡计算等多个方面。理解和掌握这些基本概念和计算方法对于解决实际化工生产问题是至关重要的。