化学反应工程作业答案..doc

3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L，反应速率常数为5.6L/（min·mol），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为、时，所需的反应时间是多少？ 解： 设A的转化率为，B的转化率为 ∵ ， ， ∴ t===-=169.6 min t与反应体积无关。 ∴、所需反应时间均为169.6min 3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 对于全混流反应器： ∴ ==2.3 ∴ =0.697 3-6 已知某均相反应，反应速率/（mol﹒min），物料密度恒定为0.75g/ml，加料流量为7.14L/min，=7.14mol/L，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？ (1) 串联两个体积0.25的全混流反应器。 （2）一个0.25的全混流反应器，后接一个0.25的平推流反应器。 （3）一个0.25的平推流反应器，后接一个0.25的全混流反应器。 （4）两个0.25的平推流反应器串联。 解： （1） ==35mm， 设转化率为 =4.35 =0.622 ∴ =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L =1.64 ∴ =1.44 ∴ （2） =35min =4.35 =0.622 ∴ =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L ∴ =2.7×（1-0.62）=1.026 ∵ ∴ （3） =35min =0.813 ∴ =7.14×(1-0.813)=1.34 =0.816 ∴ =0.347 ∴ =1.34×（1-0.347）=0.875 ∵ ∴ （4） =0.813 =1.34 0.449 ∴ =1.34×（1-0.449）=0.738 ∵ 3-7 液相自催化反应A→P,反应速率，进料体积流量进料浓度。问当=0.98时，下列各种情况下的反应器体积。 (1) 单个平推流反应器； （2）单个全混流反应器； （3）两个等体积全混流反应器串联。 解： （1） =2×（1-0.98）=0.04 ！！！！ ==457.47 （s） （2） （3） 即 ∴ 3-11 对平行反应AL ;AM ;AN 。其中L为目的产物，在等温操作中证明： （1） 采用全混流反应器则 ； （2） 采用平推流反应器则 解： 对L物料衡算： 对A物料衡算： ∴ 当 时，最大。 此时，不取。 又 ∴当=0 最大， 此时 对L物料衡算： 对A物料衡算： ∴ ∴当=0 最大， 此时 3－12　在平推流反应器中进行基元反应 L为目的产物，已知 ，求L的最大收率及最优接触时间。 解： 由常微分方程的通解，可解得： 4－1 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L，流量为10L/min，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为0～1min，2～10min和大于3min的物料所占的分率。 解： 　　　 0～1min： 2～10min： min的 4－3解：题目改为：k＝ （原题数值太大，计算结果失去合理性，疑为印刷之误） PFR: CSTR:  用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应A+BP，已知，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可达99%，试计算： 该反应器的平均停留时间及方差； 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？ t/s 1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 41 52 67 C（t） 9 57 81 90 90 86 77 67 47 32 15 7 3 1 解：（1） 　　　　 　 (2) 平推流 即 可求得： 多釜串联： 可达到转化率为83.6% 4-6 用脉冲注入法，在反应器入口液体中加入KMnO4 示踪物，从加入示踪物开始，测得出口物料中示踪物浓度如下表 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 35