【正文】 （2）當(dāng)i=2時(shí)， （3） （4）由（1）式解出CA1代入（2）式可解出CB1。：（1）==(2) (3)，且溫度為常數(shù)，則D的瞬時(shí)選擇性為：D的收率：這說明能使D的收率達(dá)到70%（4）對(duì)全混流反應(yīng)器，若使τ=t=,則有解之得：CA=所以：這說明在這種情況下轉(zhuǎn)化率達(dá)不到95%。但仔細(xì)分析這兩種情況，其實(shí)質(zhì)是下述反應(yīng)的特例： (A)當(dāng)時(shí)，（A）式變?yōu)? (B)當(dāng)時(shí)，（A）式變?yōu)? (C)當(dāng)時(shí)，（A）式變?yōu)? (D)其中式（D）即為書講的一級(jí)不可逆連串反應(yīng)。由于在同樣條件下，間歇反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)器的大小無關(guān)，所以該生產(chǎn)規(guī)模反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間也是48min。還可用一數(shù)學(xué)公式來擬合CA～t曲線，然后再將該數(shù)學(xué)公式對(duì)t求導(dǎo)，求得dCA/dt之值，此法會(huì)比作圖法來的準(zhǔn)確。故上述假定與題意符合。 由題給條件可知，三甲基苯的出口濃度為：：是一個(gè)流動(dòng)反應(yīng)器，其反應(yīng)速率式可用（）式來表示故反應(yīng)速率可表示為：用XA～VR/Q0作圖，過VR/Q0=，即得該條件下的dXA/d(VR/Q0)值α。 甲醇的單程收率和全程收率。下圖是生產(chǎn)流程示意圖冷凝分離合成 原料氣 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h 循環(huán)壓縮100kmol 放空氣體 反應(yīng)器出口氣體的組成。 2工業(yè)上采用銅鋅鋁催化劑由一氧化碳和氫合成甲醇，其主副反應(yīng)如下：100其中冷凝分離后氣體平均分子量為 M’m=∑yiMi=又設(shè)放空氣體流量為Akmol/h，粗甲醇的流量為Bkg/h。 用物料衡算求出口氣體組成：組分名稱X=0時(shí)X=三甲基苯(A)（1X）氫（B）二甲基苯(C)0甲烷(D)0+Y甲基苯（E）0Y∑由題給條件可知，混合氣中氫的含量為20%，所以有：=20解得Y==（甲苯量）生成的二甲基苯量：=生成的甲烷量：+=剩余的三甲基苯量：（）=氫氣含量為：20kmol故出口尾氣組成為：%，氫氣20%，%，%，%。首先將產(chǎn)物的生成速率變?yōu)閷?duì)應(yīng)的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化速率：總反應(yīng)速率為：以一摩爾反應(yīng)物A為基準(zhǔn)，總摩爾變化數(shù)為：初始濃度為：則有方法（2），可將CA表示為：方法（3），利用物料衡算可分別求出反應(yīng)物A生成R及S的瞬間選擇性SR,SS,因而可求出產(chǎn)物R及S的收率yR,yS,求得A轉(zhuǎn)化率為85%時(shí)的分率：其中：t(h)0123456789 反應(yīng)器的實(shí)際體積：（3）用半間歇反應(yīng)器，若欲使CA低，CB高，可以將B一次先加入反應(yīng)器，然后滴加A.：（1）苯酚濃度苯酚產(chǎn)量（2）全混流反應(yīng)器苯酚產(chǎn)量（3）說明全混釜的產(chǎn)量小于間歇釜的產(chǎn)量，這是由于全混釜中反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)速度慢的原因。取步長(zhǎng)△t=，直至求至t=。將τ1,τ2代入（5）式即可求出B的最高濃度，,τ2代入CA2，則由XA2=(CA0CA2)/CA0可求出最終轉(zhuǎn)化率。 反應(yīng)體積（2） （2），改用活塞流反應(yīng)器生產(chǎn)乙二醇，試計(jì)算所需的反應(yīng)體積，并與間歇釜式反應(yīng)器進(jìn)行比較。 乙烷的轉(zhuǎn)化率為平衡轉(zhuǎn)化率的50%時(shí)，所需的反應(yīng)管長(zhǎng)。加料組成為23%B,46%A,31%Q（均為重量%），加料中不含酯，當(dāng)XB=35%時(shí)，所需的催化劑量是多少？反應(yīng)體積時(shí)多少？乙酸乙酯的產(chǎn)量為2083kg/h。據(jù)XA=FA0FA/FA0，可求出FA,in=,FAf=,所以，XAf=()/=。 若采用活塞流反應(yīng)器，應(yīng)采用什么樣的加料方式？（3） （3）設(shè)氣體在反應(yīng)器內(nèi)呈活塞流。反應(yīng)體積是多少？解：此反應(yīng)為氣相反應(yīng)，從化學(xué)計(jì)量方程式看，是變?nèi)莘磻?yīng)過程，但氣相中pB為常數(shù)，故可看成恒容過程。若原料氣處理量為1800標(biāo)準(zhǔn)m3/h，要求A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，計(jì)算所需的反應(yīng)體積及反應(yīng)產(chǎn)物Q的收率。試計(jì)算（1）苯的最終轉(zhuǎn)化率；（2）原料氣需用量；（3）所需的催化劑量。（2）如果不考慮熱容Cpt隨物料組成及溫度的變化，即用平均溫度及平均組成下的熱容代替，則積分(A)式得： (B)式中：T0為反應(yīng)入口；XA0為初始轉(zhuǎn)化率：此時(shí)（A）式化為線性方程。 請(qǐng)你提出原料配比的原則，并說明理由。（3）第一個(gè)反應(yīng)器，而第二個(gè)反應(yīng)器，兩個(gè)反應(yīng)器出口混合后：（4）用一個(gè)反應(yīng)體積為2m3代替，其結(jié)果同（1）。105Pa。，其速率方程為，反應(yīng)溫度下，每小時(shí)處理1000mol原料，其中A占99%（mol），其余為P。（3） （3）所以，對(duì)（A）式積分得時(shí)的反應(yīng)體積：（3）當(dāng)循環(huán)比時(shí)，即為CSTR，反應(yīng)體積為（4）當(dāng)循環(huán)比時(shí)，即為PFR，反應(yīng)體積為℃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)：其速率方程為：其速率常數(shù)為：試問：（1） （1）不過，實(shí)際上如此長(zhǎng)的管道是不可取的，應(yīng)考慮很多根管子并聯(lián)，即列管式反應(yīng)器，這里不再多述。，得到離開反應(yīng)器的示蹤劑與時(shí)間的關(guān)系如下：試求：（1） （1） 若用多釜串聯(lián)模型來模擬該反應(yīng)器，則模型參數(shù)是多少？（4） （4） 由于返混很小，故可用，所以：（5）用多釜串聯(lián)模型來模擬，前已求得N=75，應(yīng)用式（）即可計(jì)算轉(zhuǎn)化率：同理，亦可用擴(kuò)散模型即（）式得XA=。根據(jù)由右圖可知，可用試差法得到，使兩塊陰影面積相等。此處用差分法，即： （A） (B)為了計(jì)算和，將不同時(shí)間下的幾個(gè)函數(shù)值列與下表中：（2） （2） 停留時(shí)間大于1min的物料所占的分率；（6）若用多釜串聯(lián)模型擬合，該反應(yīng)器相當(dāng)于幾個(gè)等體積的全混釜串聯(lián)？（7）若用軸向擴(kuò)散模型擬合，則模型參數(shù)Pe為多少？（8）若反應(yīng)物料為微觀流體，且進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，其反應(yīng)速率常數(shù)為6min1,CA0=1mol/l,試分別采用軸向擴(kuò)散模型和多釜串聯(lián)模型計(jì)算反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率，并加以比較；（9）若反應(yīng)物料為宏觀流體，其它條件與上述相同，試估計(jì)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率，并與微觀流體的結(jié)果加以比較？解：（1）由（）式得：（2）因是閉式系統(tǒng)，所以：（3） （3）低于同情況下微觀流體的出口轉(zhuǎn)化率。代入（）式中，得：所以有：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為：XA==（2）用離析流模型，對(duì)于一級(jí)反應(yīng)：所以：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為：XA==上述兩種計(jì)算方法極為近似，這是由于在反應(yīng)器中進(jìn)行的是一級(jí)不可逆反應(yīng)，混合態(tài)對(duì)其無影響。由上述與1 XA值，：Da/UL=4。 空速為空時(shí)的倒數(shù)，所以： （4）所以，%。 空時(shí)；（3） （3）（2） （2）（2）因進(jìn)行的是一級(jí)反應(yīng)，故可采用離析流模型預(yù)計(jì)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。 若用軸相擴(kuò)散模型來模擬該反應(yīng)器，則模型參數(shù)是多少？（5）若在此反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k=1min1，且無副反應(yīng)，試求反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。 該反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)F(θ)及分布密度函數(shù)E(θ)。（這里從略）解：此反應(yīng)為非絕熱變?nèi)葑儨胤磻?yīng)。操作壓力為162kPa。（3） （3） 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） （2） 當(dāng)循環(huán)比ψ=∞時(shí)，反應(yīng)體積為多少？（4） （4）（1） （1）則乙二醇的瞬時(shí)選擇性為：分析可知欲使S↑必須使CB↑，即使H2O過量，因而選PFR，且水從反應(yīng)器入口進(jìn)料，而環(huán)氧乙烷從側(cè)線分段進(jìn)料，相對(duì)來講可使CB更大。解：（1）此反應(yīng)為絕熱變溫變?nèi)莘磻?yīng)，空時(shí)：平均停留時(shí)間：出口溫度：，已知：，并假定選入口溫度440℃為基準(zhǔn)溫度，題給為440℃下的熱效應(yīng)。假定各氣體的熱容為常數(shù)，且CPA=154, CPB=, CPR=249,單位為J/。（6）從上列各種計(jì)算結(jié)果比較看出：（a）幾個(gè)PFR串聯(lián)與用一個(gè)大的PFR，只要保持二者的總體積相同，其效果是一樣的。試計(jì)算下列各種情況下過氧化氫異丙苯溶液的轉(zhuǎn)化率。這里以B為關(guān)鍵組分，目的產(chǎn)物M的瞬間選擇性：由此看出CA增大時(shí)，則S也增大，無疑，相對(duì)來說CB減少。已知T0=873K,XA0=0,A表示關(guān)鍵組分甲苯，其初始摩爾分率yA0=1/6,為計(jì)算方便將(B)式改寫成： (C)此時(shí)是以摩爾數(shù)為基準(zhǔn)的。由收率定義知：總原料氣為：（3）%，所需催化劑量由物料衡算式求得：（1）寫出絕熱管式反應(yīng)器反應(yīng)物料溫度與轉(zhuǎn)化率關(guān)系的微分方程；（2）在什么情況下該方程可化為線性代數(shù)方程，并寫出方程。但這里三個(gè)平行反應(yīng)均為一級(jí)，可簡(jiǎn)化處理。（2） （2）：兩反應(yīng)均為一級(jí)，反應(yīng)溫度下，k1=，k2=。R的收率與間歇反應(yīng)器時(shí)的收率也相同，%。具體值為:解此式可得：T2=。 如用間歇反應(yīng)器，又應(yīng)采用什么樣的加料方式？解：對(duì)于復(fù)合反應(yīng)，選擇的原則主要是使目的產(chǎn)物R的最終收率或選擇性最大，根據(jù)動(dòng)力學(xué)特征，其瞬時(shí)選擇性為：由此式可知要使S最大，CA越小越好，而CB越大越好，而題意又給出R與B極難分離，故又要求CB不能太大，兼顧二者要求：（1）原料配比，如果R與B極難分離為主要矛盾，則除去第二個(gè)反應(yīng)所消耗的A量外，應(yīng)按第一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比