化工原理習(xí)題及答案釜式反應(yīng)器-資料下載頁(yè)
2025-01-15 01:40本頁(yè)面
【正文】 溫度不得超過373K，因此從圖上知，不可能出現(xiàn)三個(gè)定態(tài)點(diǎn)的情況。3．19 ，現(xiàn)擬把間歇操作改為連續(xù)操作。試問：（1） （1） 在操作條件均不變時(shí)，丙酸的產(chǎn)量是增加還是減少？為什么？（2）若丙酸鈉的轉(zhuǎn)換率和丙酸產(chǎn)量不變，所需空時(shí)為多少？?（3）若把單釜操作改變?nèi)?lián)，每釜平均停留時(shí)間為（2）中單釜操作時(shí)平均停留時(shí)間的三分之一，試預(yù)測(cè)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。解：（1）在操作條件均不變時(shí)，=4512l,Q0=,則可求出空時(shí)為τ=4512/=78min。此即間歇操作時(shí)的(t+t0)。當(dāng)改為連續(xù)操作時(shí)，轉(zhuǎn)化率下降了，所以反應(yīng)器出口丙酸的濃度也低于間歇反應(yīng)器的結(jié)果。因Q0維持不變，故最后必然導(dǎo)致丙酸的產(chǎn)量下降。這是由于在連續(xù)釜中反應(yīng)速率變低的緣故。（2）若維持XA=，=，進(jìn)而求出這時(shí)對(duì)應(yīng)的空時(shí)τ=。因題意要求丙酸產(chǎn)量不變，故Q0不能變，必須將反應(yīng)器體積增大至14240 l才行。（3）這時(shí)τ1=τ/3=。，可求出RA～XA之關(guān)系，列表如下：XA0RA0故可用作圖法求此串聯(lián)三釜最終轉(zhuǎn)化率。第三釜出口丙酸鈉的轉(zhuǎn)化率為：XA3=。3．20 ，%，如果再有一個(gè)相同大小的反應(yīng)釜進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，要求達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率時(shí)，生產(chǎn)能力各增加多少？解：（1）二個(gè)300 l全混串聯(lián)釜，XA2=， （1） （2）解得：XA1=代入（1）式求出此系統(tǒng)的體積流量：。因?yàn)樽罱K轉(zhuǎn)化率相同。（2）二個(gè)300l釜并聯(lián)，在最終轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，Q0增加一倍，生產(chǎn)能力也增加一倍。3．21 m3的全混流反應(yīng)器中進(jìn)行醋酐水解反應(yīng)， m3/min,溫度為25℃,出料溫度為36℃，該反應(yīng)為一級(jí)不可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)等于209kJ/mol,反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：k=107 exp(5526/T),min1反應(yīng)物料的密度為常數(shù)，等于1050kg/ m3,℃計(jì)算。該反應(yīng)器沒有安裝換熱器，僅通過反應(yīng)器壁向大氣散熱。試計(jì)算：(1) (1) 反應(yīng)器出口物料中醋酐的濃度；(2) (2) 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器向大氣散出的熱量。解：（1） （1） 求轉(zhuǎn)化率：解得:XAf=反應(yīng)器出口物料中醋酐濃度：（2）單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器向大氣散出的熱量： 3．22 在反應(yīng)體積為1 m3的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙烷的甲醇溶液與水反應(yīng)生產(chǎn)丙二醇1，2：該反應(yīng)對(duì)環(huán)氧丙烷為一級(jí)，,環(huán)氧丙烷的最終轉(zhuǎn)化率為90%。（1）若采用間歇操作，,則丙二醇1，2的日產(chǎn)量是多少？（2）有人建議改在定態(tài)下連續(xù)操作，其余條件不變，則丙二醇1，2的日產(chǎn)量又是多少？（3）為什么這兩種操作方式的產(chǎn)量會(huì)有不同？解：（1） （1） 一級(jí)不可逆反應(yīng)：所以Q0=丙二醇的濃度=丙二醇的產(chǎn)量=(2) 采用定態(tài)下連續(xù)操作所以Q0=丙二醇的產(chǎn)量=（3）因連續(xù)釜在低的反應(yīng)物濃度下操作，反映速率慢，故產(chǎn)量低。3．23 ，,忽略反應(yīng)熱隨溫度的變化，且為2231kJ/kg烏洛托品，反應(yīng)物料入口溫度為25℃。問：（1） （1） 絕熱溫升是多少？若采用絕熱操作能否使轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%？操作溫度為多少？（2） （2） 在100℃下等溫操作，換熱速率為多少？解：（1）絕熱升溫：由物料衡算式（）：由熱量衡算式得：T=298+。聯(lián)立求解可得：XA=，T=可見，絕熱操作時(shí)轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%。（2）T0=298K,在T=373K下等溫操作，由物料衡算式可求出轉(zhuǎn)化率：所以有：XA=由（）式可得物系與環(huán)境交換的熱量：由上式知TCT,說明應(yīng)向反應(yīng)器供熱。3．24 某車間采用連續(xù)釜式反應(yīng)器進(jìn)行已二酸和已二醇的縮聚反應(yīng)，以生產(chǎn)醇酸樹酯。在正常操作條件下（反應(yīng)速度，進(jìn)出口流量等），已二酸的轉(zhuǎn)化率可達(dá)80%。某班從分析知，轉(zhuǎn)化率下降到70%，檢查發(fā)現(xiàn)釜底料液出口法蘭處漏料，經(jīng)搶修后，溫度流量均保持正常操作條件。但轉(zhuǎn)化率仍不能提高，試分析其原因。如何使轉(zhuǎn)化率提高到80%？解：根據(jù)上述情況，可能是反應(yīng)器的攪拌系統(tǒng)有些問題，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部存在死區(qū)或部分物料走了短路，這些均可導(dǎo)致反應(yīng)器的效率降低，從而使轉(zhuǎn)化率下降。
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