题目
在内径为76.2mm的活塞流反应器中将乙烷热裂解以生产乙烯，反应方程式为 _(2)(H)_(6)leftharpoons (C)_(2)(H)_(4)+(H)_(2) 反应压力及温度分别为2.026×105Pa及815℃。进料含50%(摩尔分数)C2H6，其余为水蒸气。进气量等于0.178kg/s，反应速率方程为 _(2)(H)_(6)leftharpoons (C)_(2)(H)_(4)+(H)_(2) 式中，pA为乙烷分压。在815℃时，速率常数k=1.0s-1，平衡常数Kp=7.49×104Pa，假定其他副反应可忽去，试求_(2)(H)_(6)leftharpoons (C)_(2)(H)_(4)+(H)_(2)
在内径为76.2mm的活塞流反应器中将乙烷热裂解以生产乙烯，反应方程式为
反应压力及温度分别为2.026×105Pa及815℃。进料含50%(摩尔分数)C2H6，其余为水蒸气。进气量等于0.178kg/s，反应速率方程为
式中，pA为乙烷分压。在815℃时，速率常数k=1.0s-1，平衡常数Kp=7.49×104Pa，假定其他副反应可忽去，试求
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算平衡转化率
根据平衡常数Kp的定义，可以得到平衡时各组分的分压关系。设乙烷的平衡转化率为X，根据反应方程式，可以得到平衡时各组分的摩尔数，进而得到各组分的分压。将这些分压代入平衡常数的表达式中，可以求解出平衡转化率X。
步骤 2：计算所需的反应管长
根据反应速率方程，可以得到反应速率与乙烷分压的关系。将反应速率方程与物料衡算式结合，可以得到反应管长与乙烷转化率的关系。将乙烷的转化率代入该关系式中，可以求解出所需的反应管长。
根据平衡常数Kp的定义，可以得到平衡时各组分的分压关系。设乙烷的平衡转化率为X，根据反应方程式，可以得到平衡时各组分的摩尔数，进而得到各组分的分压。将这些分压代入平衡常数的表达式中，可以求解出平衡转化率X。
步骤 2：计算所需的反应管长
根据反应速率方程，可以得到反应速率与乙烷分压的关系。将反应速率方程与物料衡算式结合，可以得到反应管长与乙烷转化率的关系。将乙烷的转化率代入该关系式中，可以求解出所需的反应管长。