化學(xué)反應(yīng)工程例題(編輯修改稿)
2024-09-01 03:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流反應(yīng)器體積？ 解：即：當(dāng)xA=當(dāng)xA= 時(shí)例23 均相氣體反應(yīng)在 185℃ 和 Mpa 壓力下按照反應(yīng)式 A → 3P 在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，已知速率方程為：若進(jìn)料中有 50% 的惰性氣體，求 A 的轉(zhuǎn)化率為 80% 時(shí)所需的時(shí)間 τ 。解：對(duì)變?nèi)菹到y(tǒng)：對(duì)于理想氣體：又所以:(1)采用數(shù)值積分法－辛普森公式Xa0所以得：所需空時(shí)為：(2)圖解法曲線下圖形的面積：(3)解析法：例24 有液相反應(yīng)在120℃時(shí)，正、逆反應(yīng)的速度常數(shù)分別為: k1 = 8 L/(mol?min)， k2 = L/(mol?min)若反應(yīng)在一個(gè)CSTR中進(jìn)行，其中物料容量為100L。二股物料同時(shí)等流量流入反應(yīng)器，，求B 的轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，每股料液的進(jìn)料流量應(yīng)為多少？解：根據(jù)題意，初始時(shí)各組分的濃度為：B的轉(zhuǎn)化率為80%，器內(nèi)及出口物料組成為：對(duì)于可逆反應(yīng)：全混釜所以。例25 液相一級(jí)等溫反應(yīng)在間歇釜中達(dá)到70% 轉(zhuǎn)化率需要12 min，若此反應(yīng)移到相同溫度下的平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，所需要的空時(shí)和空速各為多少？ 解：間歇釜： 所以：平推流反應(yīng)器：平推流反應(yīng)器：全混流反應(yīng)器：例26 條件同例21，若采用全混流反應(yīng)器生產(chǎn)，求己二酸轉(zhuǎn)化率為80%和90%時(shí)，所需反應(yīng)器的體積。解：反應(yīng)器的體積當(dāng) xA= 當(dāng) xA= 將例222和本題的計(jì)算結(jié)果例入下表反應(yīng)器有效體積平推流反應(yīng)器間歇釜全混釜轉(zhuǎn)化率 xA=轉(zhuǎn)化率 xA=例27 平推流反應(yīng)器按下圖進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)操作，求總進(jìn)料流中進(jìn)入支線 A 的分率為多少？ 解：支線A： VA= 40 + 40 = 80L 支線B： VB= 20 + 20 = 40L 兩支線轉(zhuǎn)化率相同，則：所以總進(jìn)料流中進(jìn)入支線A的分率為2/3例28 條件同例13的醇酸樹(shù)脂生產(chǎn)，若采用四釜串聯(lián)的全混釜，求己二酸轉(zhuǎn)化率為80％時(shí)，各釜出口己二酸的濃度和所需反應(yīng)器的體積。已知解：要求第四釜出口轉(zhuǎn)化率為80%，即以試差法確定每釜出口濃度設(shè) τi = 3h代入由cA0求出cA1，然后依次求出cA cA cA4，看是否滿足cA4=。將以上數(shù)據(jù)代入，求得：cA4= kmolm3結(jié)果稍大，重新假設(shè) τi = ，求得：cA1=m3cA2=m3cA3=m3cA4=m3基本滿足精度要求。若把一個(gè)CSTR一分為二，則只有第二個(gè)釜是在出口濃度下進(jìn)行反應(yīng)的，第一個(gè)釜的反應(yīng)濃度是第二個(gè)釜的入口濃度。若反應(yīng)是大于零級(jí)的非自催化反應(yīng)，則第一個(gè)釜的平均反應(yīng)速度要比第二個(gè)釜大。由此可得出結(jié)論，把一個(gè)釜變?yōu)槎鄠€(gè)釜串聯(lián)，若最后的轉(zhuǎn)化率不變，反應(yīng)器總的體積將減少。例題29 苯醌和環(huán)戊二烯在 298 K 下進(jìn)行液相加成反應(yīng)：A + B → P (–rA) = kCACB k = 10–3 m3/(kmols)反應(yīng)在兩個(gè)等體積串聯(lián)的全混釜進(jìn)行，環(huán)戊二烯和苯醌的起始濃度分別為 kmol/m3 和 kmol/m3， 求苯醌的轉(zhuǎn)化率為95% 時(shí)，兩釜總的反應(yīng)時(shí)間為多少？解： τ1= τ2，且 CA2 = CA0(1–) = = kmol/m3 CB2 = CB0 – (CA0 – CA2) = – ( – ) = kmol/m3將 CA2 和 CB2 值代入式 (A) 和 (B) 得： 整理得：CA13 + +10–5CA1 – 10–5 = 0利用牛頓迭代法解得：CA1 = kmol/m3所以，兩個(gè)全混釜串聯(lián)，總的反應(yīng)時(shí)間為 ：τ總 = 211970 = 23940 秒–1 某廠生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂是使己二酸和己二醇以等摩爾比在 70℃用間隙
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