聚合反应工程作业及答案.doc

1. 请考虑化学反应, A B - C ,该反应在全混流反应器中进行，反应温度为20，液料的体积流量为0.5m3/h, CA0=96.5mol/m3, CB0=184mol/m3,催化剂的浓度CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为： rA=kCACD式中k=1.15*10-3m3/(mol.s)。若要求A的转化率为40%，试求反应器的体积。解：设A的转化率为x，则有：对于全混流反应器，应有：2. 某二级液相反应A+BC，已知CAo=CBO ，在间歇反应器中达到x=0.99，需反应的时间为10min,问：(1) 在全混流反应器中进行时， 应为多少？(2) 在两个串联全混流反应器(反应体积相等)中进行时， 又是多少？解：在间歇反应器中，对二级反应(1)（）在单个CSTR中 (2)(1)=(2) 则 (2)两个CSTR串联CSTR-1: (3)CSTR-1: (4) ; 代入(3) ; 3 .试证明在间歇操作时，一级反应转化率达到 99.9%所需的时间约为转化率为50%时的10倍. 而在单釜连续操作时(设为理想操作),约为 999倍. .(1)间歇dx/dt=k(1-x), t=1/k(ln(1/(1-x) , 将 x1,x2 代入可得: t2/t1=10(2)理想:v0*c0=v0*c1+ raV , t= x/k(1-x) , 代入 x1,x2 可得: t2/t1=999 4有一液相不可逆反应,反应速率方程为: -RA=KCA2 ,已知20下: K=10M3/kmol,CA0=0.2 kmol/ M3, 加料速度为 2 M3/小时,比较下列方案,何种转化率最大.(1) VR= 4 M3 时理想管式流动反应器.(2) 理想管式流动反应器后串联一理想连续釜式反应器,体积各为2 M3(3) 理想连续釜式反应器后串联一理想管式流动反应器, 体积各为2 M3(4) 两段理想连续釜式反应器, 体积各为2 M3 解:1. 4M3 , PFR , 由表2-13 得二级反应, PFR: , xA= 4/5=0.8 , CA= 0.04 2. PFR-XAf -CSTR-X 第一步: 在PFR中, 反应时间, , , 得到: XA = 0.667 , CA=0.2*(1-0.667)=0.0667 第二步: CSTR : ; XA= 0.318 , CA=0.066*(1-0.318)=0.045 , 总转化率: X=(0.2-0.045)/0.2=0.775 3. CSTR XAPFR.X (1) CSTR ; ; XA=0.5 ; (2)PFR : X2= 0.5 由此 : CA= 0.1*0.5 = 0.05 总转化率: X=(0.2-0.05)/0.2= 0.754. CSTR1.CA1.CSTR2.CA2 (1 ) CSTR1: ; ; XA1=0.5 (2) CSTR2: ; ; XA2=0.381 CA2= 0.1*(1-0.381)= 0.0618; 总转化率: X=(0.2-0.0618)/0.2= 0.691 0.8 (PFR, PFR) 0.775, (PFR, CSTR) 0.7(CSTR, PFR) , 0.691(CSTR,CSTR)5.在体积为 VR的反应器中进行连续均相等温反应，AR ， rAkCA2 （1） 当该反应器为 CSTR时， XAR50，若将此反应器改为PFR，XAR等于多少？ （2） 当该反应器为 CSTR时， XAR50，若将此反应器体积增大6倍（仍为），XAR等于多少？（3） 若反应级数为 零级 , 求 (1),(2)的结果.(4). 若反应级数为 一级 , 求 (1),(2)的结果.解: 二级反应 CSTR : PFR: (1) 反应时间不变, = ; XA1=0.5 , 代入: XA2=0.67(2) 反应体积增加 6 倍 , , XA1=0.5 得到: XA2=0.75(3) 若反应级数为0 时, PFR和CSTR的结果一样, (3).1 , XA2 =0.5 (3). 2