内容发布更新时间 : 2024/5/19 5:39:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

当XA0=0.8时

（2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化

反应物A的原始分率：

由（2.52）式可求得转化率为80%时的浓度：

2.13在473K等温及常压下进行气相反应：

（1）（2）（3）

式中CA为反应物A的浓度（mol/l），原料中A和惰性气体各为一半（体积比），试求当A的转化率达85%时，其转化速率是多少？

解：方法（1），先求出总摩尔变化数

。

首先将产物的生成速率变为对应的反应物的转化速率：

6

总反应速率为：

以一摩尔反应物A为基准，总摩尔变化数为：

初始浓度为：

则有

方法（2），可将CA表示为：

方法（3），利用物料衡算可分别求出反应物A生成R及S的瞬间选择性SR,SS,因而可求出产物R及S的收率yR,yS,求得A转化率为85%时的分率：

7

其中：

3 釜式反应器

3.1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：

该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l，反应速率常数等于5.6l/mol.min。要求最终转化率达到95%。试问：

（1） （1） 当反应器的反应体积为1m3时，需要多长的反应时间？ （2） （2） 若反应器的反应体积为2m3，，所需的反应时间又是多少？

解：（1）

(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h。

3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：

以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的NaHCO3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h，要求转化率达到95%。

（1） （1） 若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积；

8

（2） （2） 若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。

解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h

每小时需氯乙醇：

每小时需碳酸氢钠：

原料体积流量：

氯乙醇初始浓度：反应时间：

反应体积：

（2） 反应器的实际体积：

3.7拟设计一反应装置等温进行下列液相反应：

目的产物为R，B的价格远较A贵且不易回收，试问： （1） （1） 如何选择原料配比？

（2） （2） 若采用多段全混流反应器串联，何种加料方式最好？ （3） （3） 若用半间歇反应器，加料方式又如何？

解：（1）

由上式知，欲使S增加，需使CA低，CB高，但由于B的价格高且不易回收，故应按主反应的计量比投料为好。

（2）保证CA低，CB高，故可用下图所示的多釜串联方式：

（3）用半间歇反应器，若欲使CA低，CB高，可以将B一次先加入反应器，然后滴加A.

9

3.8在一个体积为300l的反应器中86℃等温下将浓度为3.2kmol/m3的过氧化氢异丙苯溶液分解：

生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s-1,最终转化率达98.9%，试计算苯酚的产量。

（1） （1） 如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15min; （2） （2） 如果是全混流反应器；

（3） （3） 试比较上二问的计算结果；

（4） （4） 若过氧化氢异丙苯浓度增加一倍，其他条件不变，结果怎样？

解：（1）

苯酚浓度苯酚产量

（2）全混流反应器

苯酚产量

（3）说明全混釜的产量小于间歇釜的产量，这是由于全混釜中反应物浓度低，反应速度慢的原因。

（4）由于该反应为一级反应，由上述计算可知，无论是间歇反应器或全混流反应器，其原料处理量不变，但由于CAB增加一倍，故C苯酚也增加一倍，故上述两个反应器中苯酚的产量均增加一倍。

3.9在间歇反应器中等温进行下列液相反应：

10