聚合物反应设备大题

1、聚合反应设备I 51.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70用间歇釜并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：cA0=4 kmol.m-3若每天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时间为1h，反应器装填系数为0.75，求：(1)转化率分别为xA=0.5，0.6，0.8，0.9时，所需反应时间为多少?(2)求转化率为0.8，0.9时，所需反应器体积为多少?1.解： (1)达到要求的转化率所需反应时间为： xA=0.5xA=0.6 tr=3.18hxA=0.8 tr=8.5hxA=0.9 tr=19.0h （2分）2)反应器体积的计算xA= 0.8时：t

2、t=tr+t=8.5+1=9.5h （1分）每小时己二酸进料量FA0，己二酸相对分子质量为146，则有：处理体积为：反应器有效容积VR： （2分）实际反应器体积VR： （1分）当xA=0.9时：t=19+1=20hVR=0.17120=3.42m3VR=3.420.75=4.56m3 （2分）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？2.解：在间歇反应器中，对二级反应：(1)在单个CSTR中 (1)=(2) 则 (

3、2)两个CSTR串联CSTR-1: CSTR-2 代入(3) x2=80%x1=60%211. 在二级理想混合反应器中，己二酸与己二醇以等摩尔比，在70度下进行缩聚反应，生产聚酯树脂。第一级反应器中己二酸的转化率为60；第二级中己二酸的转化率为80。计算多级理想混合反应器的有效体积。已知：x1=0.6，x2=0.8，CA0=0.004 kmol/l，k=1.97l/kmolmin每天处理己二酸2400 kg，即每小时处理100 kg（24小时/天），己二酸分子量MW146，则每小时己二酸用量FA0=100/146=0.684 kmol/h。1.解： 己二酸的浓度CA0=0.004 kmol/l

4、，则反应物平均每小时处理量V0=FA0/CA0=0.684/0.004=171 l/h0.171m3第一级理想混合反应器有效体积1.36m3 （3分）第二级反应器：（3分）第二级理想混合反应器有效体积1.81m3因此，对于二级串连理想混合反应器而言，总有效体积为：V1+V2=1.361.813.17 m3 （2分）2. 有一容积为12 m3的反应器，流体以0.8m3/min的流量流入，今以脉冲示踪法注入盐水，测得出口处的盐水浓度如下： 按表所列数据作E(t), F(t)曲线，并求，2. 解 若流体的体积流量为v0，则流入系统盐的总量Q为： 根据可求出不同时间的E(t),如t=20min将计算得

5、到的所有时间点的E(t)列于表，并作图得停留时间分布密度函数E(t):（2分）表中第四列数据可由E(t)曲线下的面积求得，第五列 （2分）数据由下式求得, 如: （1分）将第五列数据对t作图，即得F(t)曲线由表可以算出： 1.工厂采用间歇反应器以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在70下进行缩聚反应生产醇酸树脂，实验测得该反应的速率方程式为：（-rA）=kCACB式中：（-rA）-以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k-反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分别为已二酸和已二醇的浓度，kmol.L-1 CA0、CB0均为0.004 kmol.

6、L-1求：(1)已二酸的转化率分别为xA=0.5、0.6、0.8所需的反应时间分别为多少？若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，每批操作的辅助时间为1小时，试计算确定反应器的体积大小。(2)若在PFR反应器中，转化率为80%，操作条件和产量与间歇反应器条件一样，试计算PFR反应器的有效容积。 (3)若在CSTR反应器中，转化率为80% ，操作条件和产量与间歇反应器条件一样，试计算CSTR 反应器的有效容积。 1.解：求达到一定的转化率所需时间：计量方程式中， A.B的初始浓度相同，则反应动力学方程可写为： 由于反应为液相等温过程，故可按恒容处理，可将已知数据代入操作方程求解：计算结果

7、xA=0.5 t=2.10h xA=0.6 t=3.18h xA=0.8 t=8.47h反应器体积的计算VT=vT(t+t0) FA0=2400/(24*146)=0.685kmol/hvT=0.685/0.004=171L/h生产周期=反应时间+辅助时间=t + t0 =8.47+1=9.47h反应有效体积： V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L 平推流反应器全混流反应器 间歇反应器达到80%的转化率，V1.63m3 平推流反应器达到80%的转化率，V1.45m3全混流反应器达到80%的转化率，V7.23m3 （3分）2. 计算六叶圆盘直叶透平涡轮的功率消耗。已知叶轮直径为1m，叶轮直径：叶片长度：叶片宽度=20：5：4，叶轮叶片数6，4块0.1T挡板；转速为60rmin-1，容器直径D为3m，其中液体比重1200kg/m3，粘度为6010-3 Pas,液面高度为3m。2.解 d=1m, n=1 rs-1