内容发布更新时间 : 2024/11/5 15:52:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
rD及rR分别为产物D及R的生成速率。反应用的原料为A及B的混合液，其中A的浓度等于2kmol/m3。
（1） （1） 计算A的转化率达95%时所需的反应时间； （2） （2） A的转化率为95%时，R的收率是多少？
（3） （3） 若反应温度不变，要求D的收率达70%，能否办到？
（4） （4） 改用全混反应器操作，反应温度与原料组成均不改变，保持空时
与（1）的反应时间相同，A的转化率是否可达到95%？
（5） （5） 在全混反应器中操作时，A的转化率如仍要求达到95%，其它条
件不变，R的收率是多少？
（6） （6） 若采用半间歇操作，B先放入反应器内，开始反应时A按（1）
计算的时间均速加入反应器内。假如B的量为1m3，A为0.4m3，试计算A加完时，组分A所能达到的转化率及R的收率。 解：（1）第二章2.9题已求出t=0.396h=24.23min (2)
(3)若转化率仍为0.95，且温度为常数，则D的瞬时选择性为：
D的收率：
这说明能使D的收率达到70%
（4）对全混流反应器，若使τ=t=0.3958h,则有
解之得：CA=0.4433
所以： 这说明在这种情况下转化率达不到95%。
（1） （5） 对全混流反应器，若X=0.95,则R的收率为：
11
（6）依题意知半间歇式反应器属于连续加料而间歇出料的情况。为了求分组A的转化率及R的收率，需要求出A及R 的浓度随时间的变化关系，现列出如下的微分方程组：
对A: 对R:
（1）
（2）
（3）
在反应时间（t=0.4038h,为方便起见取t ≈0.4h）内将0.4 m3的A均速加入反应
器内，故
采用间歇釜操作时，原料为A与B的混合物，A的浓度为2kmol/ m3.现采用半间歇釜操作，且
，故可算出原料A的浓度为：
由于：
代入（1），（2）式则得如下一阶非线性微分方程组：
（4）
（5）
初始条件：t=0,CA=0,CR=0
12
可用龙格---库塔法进行数值求解。取步长△t=0.02h，直至求至t=0.4h即可。用t=0.4h时的CA和CR可以进行A的转化率和R的收率计算：
式中VA为所加入的A的体积，且VA=0.4m3;CA0为所加入的A的浓度，且CA0=7kmol/m3；V为反应结束时物系的体积，V=1.4m3。
同理可以计算出R的收率：
3.10在两个全混流反应器串联的系统中等温进行液相反应：
加料中组分A的浓度为0.2kmol/m,流量为4m/h,要求A的最终转化率为90%，试问：
（1） （1） 总反应体积的最小值是多少？ （2） （2） 此时目的产物B的收率是多少？
（3） （3） 如优化目标函数改为B的收率最大，最终转化率为多少？此时
总反应体积最小值是多少？ 解：（1）
3
3
对上式求dVr/dXA1=0可得：将XA2=0.9代入上式，则解之得XA1=0.741
所以总反应体积的最小值为
(2)
13
即
解得CB1=0.005992 kmol/m3
同理
解得CB2=0.00126 kmol/m3
B的收率：
(3)目标函数改为B的收率，这时的计算步骤如下：对于第i个釜，组分A,B的衡算方程分别为：
对A:
对B:
当i=1时，
（1）
（2）
当i=2时，
（3）
（4）
由（1）式解出CA1代入（2）式可解出CB1; 由（1）式解出CA1代入（3）式可解出CA2;将CB1及CA2代入（4）式可解出CB2,其为τ1,τ2的函数，即
（5）
式中CA0为常数。由题意，欲使CB2最大，则需对上述二元函数求极值:
联立上述两个方程可以求出τ
题中已给出1及τ2。
Q0,故由
可求B的最高浓
出CB2最大时反应器系统的总体积。将τ1,τ
14
2代入（5）式即可求出
度，从而可进一步求出YBmaX.将τ1,τ2代入CA2，则由XA2=(CA0-CA2)/CA0可求出最终转化率。
3.15原料以0.5m3/min的流量连续通入反应体积为20m3的全混流反应器，进行液相反应：
CA,CR为组分A及R的浓度。rA为组分A的转化速率，rD为D的生成速率。原料中A的浓度等于0.1kmol/m3，反应温度下，k1=0.1min-1，k2=1.25m3/kmol.min,试计算反应器出口处A的转化率及R的收率。
解：
所以：
即为：
3．22 在反应体积为1 m的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1，2：
3
该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下反应速率常数等于0.98h-1，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3,环氧丙烷的最终转化率为90%。
（1）若采用间歇操作，辅助时间为0.65h,则丙二醇-1，2的日产量是多少？ （2）有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1，2的日产量又是多少？
（3）为什么这两种操作方式的产量会有不同？
解：
（1） （1） 一级不可逆反应：
15