化工原理習題及答案釜式反應器-在線瀏覽
2025-03-03 14:01本頁面
【正文】 先加入反應器，然后滴加A.℃：生產(chǎn)苯酚和丙酮。（1） （1） 如果這個反應器是間歇操作反應器，并設輔助操作時間為15min。（4）由于該反應為一級反應，由上述計算可知，無論是間歇反應器或全混流反應器，其原料處理量不變，但由于CAB增加一倍，故C苯酚也增加一倍，故上述兩個反應器中苯酚的產(chǎn)量均增加一倍。：rD及rR分別為產(chǎn)物D及R的生成速率。（1） （1） 計算A的轉化率達95%時所需的反應時間；（2） （2） A的轉化率為95%時，R的收率是多少？（3） （3） 若反應溫度不變，要求D的收率達70%，能否辦到？（4） （4） 改用全混反應器操作，反應溫度與原料組成均不改變，保持空時與（1）的反應時間相同，A的轉化率是否可達到95%？（5） （5） 在全混反應器中操作時，A的轉化率如仍要求達到95%，其它條件不變，R的收率是多少？（6） （6） 若采用半間歇操作，B先放入反應器內(nèi)，開始反應時A按（1）計算的時間均速加入反應器內(nèi)。解：（1）==(2) (3)，且溫度為常數(shù)，則D的瞬時選擇性為：D的收率：這說明能使D的收率達到70%（4）對全混流反應器，若使τ=t=,則有解之得：CA=所以：這說明在這種情況下轉化率達不到95%。為了求分組A的轉化率及R的收率，需要求出A及R 的濃度隨時間的變化關系，現(xiàn)列出如下的微分方程組：對A: （1）對R: （2） （3）在反應時間（t=,為方便起見取t ≈） m3的A均速加入反應器內(nèi)，故采用間歇釜操作時，原料為A與B的混合物，A的濃度為2kmol/ ，且，故可算出原料A的濃度為：由于：代入（1），（2）式則得如下一階非線性微分方程組： （4） （5）初始條件：t=0,CA=0,CR=0可用龍格庫塔法進行數(shù)值求解。用t=：式中VA為所加入的A的體積，且VA=。同理可以計算出R的收率：：,流量為4m3/h,要求A的最終轉化率為90%，試問：（1） （1） 總反應體積的最小值是多少？（2） （2） 此時目的產(chǎn)物B的收率是多少？（3） （3） 如優(yōu)化目標函數(shù)改為B的收率最大，最終轉化率為多少？此時總反應體積最小值是多少？解：（1）對上式求dVr/dXA1=0可得：將XA2=，則解之得XA1=所以總反應體積的最小值為(2)即解得CB1= kmol/m3同理解得CB2= kmol/m3B的收率：(3)目標函數(shù)改為B的收率，這時的計算步驟如下：對于第i個釜，組分A,B的衡算方程分別為：對A: 對B: 當i=1時， （1） （2）當i=2時， （3） （4）由（1）式解出CA1代入（2）式可解出CB1。將CB1及CA2代入（4）式可解出CB2,其為τ1,τ2的函數(shù)，即 （5）式中CA0為常數(shù)。題中已給出Q0,故由可求出CB2最大時反應器系統(tǒng)的總體積。,，反應溫度可取為36℃，假設該系統(tǒng)密度恒定，試求氨的轉化率XA及反應器出口物料中氨和甲醛的濃度CA及CB。反應溫度為100℃，104l/,逆反應（酯的水解）104 l/。解：等體積的多釜串聯(lián)系統(tǒng)A,B,C,D分別代表乙酸，乙酸乙酯和水。倉庫里閑置著兩臺反應釜，一臺的反應體積為3m3,另一臺則為1m3。如果進行的反應是一級反應，這兩臺反應器的串聯(lián)方式又應如何？解：因為反應級數(shù)大于1，所以聯(lián)立方式應當是小釜在前，大釜在后才能使醋酸丁酯產(chǎn)量最大。說明對此一級反應，連接方式?jīng)]有影響。
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