天津大學(xué)《反應(yīng)工程》(第二版)課后習(xí)題答案(2014年修改)

天津大學(xué)：《反應(yīng)工程》（第二版）習(xí)題答案1.1在銀催化劑上進(jìn)行甲醇氧化為甲醛的反應(yīng)：2CH,0H+O,T2HCHO+211to

2cH30H+30]f2COt+4HlO進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），反應(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)化率（X）達(dá)72%,甲醛的收率（Y）為69.2%。試計(jì)算：（1）反應(yīng)的選擇性（S）；（2）反應(yīng)器出口氣體的組成（摩爾分率%）。解：（1）由（1.7）式得反應(yīng)的選擇性為：8=*==0.9611=96.11%

X0l720（2）進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的總原料量為lOOmol時(shí)，則反應(yīng)器的進(jìn)料組成為組分摩爾分率Yio摩爾數(shù)ni0(mol)CH30H2/(2+4+1.3)=0.274027.40空氣4/(2+4+1.3)=0.547954.79水1.3/(2+4+1.3)=0.178117.81總計(jì)1.000100.0設(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率為均，甲醛的收率為丫「，根據(jù)（1.3）和（1.5）式可得反應(yīng)器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數(shù)m、”和4分別為：nA=nAo（1-Xa）=7.672mobnP=nAoYp=18.96mobnc=nAo（Xa-Yp）=0.7672mol結(jié)合上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式，水（m）、氧氣（no）和氮?dú)猓╪N）的摩爾數(shù)分別為：nw=nwo+np+2nc=38.3Omoln0=noo-l/2np-3/2nc=0.8788moliiN=nNo=43.28mol所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：組分摩爾數(shù)（mol）摩爾分率％CH30H7.6726.983HCHO18.9617.26H2038.334.87C020.76720.6983020.87880.7999n243.2839.391.2工業(yè)上采用銅鋅鋁催化劑由一氧化碳和氫合成甲醇，其主副反應(yīng)如下:CO+211soe/OH2CO+4Hx=（CH^O+H^O

CO CH44-H^O4CO+8Hl<=>C4H90H+3HlO

CO+H^OC。,+由于化學(xué)平衡的限制，反應(yīng)過(guò)程中一氧化碳不可能全部轉(zhuǎn)化成甲醇，為了提高原料的利用率，生產(chǎn)上采用循環(huán)操作，即將反應(yīng)后的氣體冷卻，可凝組份變?yōu)橐后w即為粗甲醇，不凝組份如氫氣及一氧化碳等部分放空，大部分經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)后與原料氣混合返回合成塔中。下圖是生產(chǎn)流程示意圖冷凝分離合成原料氣Bkg/h粗甲醇原料氣Bkg/h粗甲醇Akmol/h循環(huán)壓縮lOOkmol放空氣體lOOkmol原料氣和冷凝分離后的氣體組成如下：（mol）組分原料氣冷凝分離后的氣體co26.8215.49h268.2569.78co21.460.82ch40.553.62n22.9210.29粗甲醇的組成為CH30H89.15%,（CH3）203.55%,C3H90H1.10%,H206.20%,均為重量百分率。在操作壓力及溫度下，其余組分均為不凝組分，但在冷凝冷卻過(guò)程中可部分溶解于粗甲醇中，對(duì)1kg粗甲醇而言，其溶解量為C029.82g,CO9.38g,H21.76g,CH,2.14g,N25.38g.若循環(huán)氣與原料氣之比為7.2（摩爾比），試計(jì)算：（1）一氧化碳的單程轉(zhuǎn)換率和全程轉(zhuǎn)化率；（2）甲醇的單程收率和全程收率。解：（1）設(shè)新鮮原料氣進(jìn)料流量為lOOkmol/h,則根據(jù)已知條件，計(jì)算進(jìn)料原料氣組成以質(zhì)量分率表示如下：組分摩爾質(zhì)量yi0(mol%)Fi0(kmol/h)質(zhì)量分率Xi0%C02826.8226.8272.05h2268.2568.2513.1C02441.461.466.164ch4160.550.550.8443n2282.922.927.844總計(jì)100100100其中Xi=yM/￡yM。進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量M?=EyM=10.42kg/kmol0

經(jīng)冷凝分離后的氣體組成(亦即放空氣體的組成)如下:組分摩爾質(zhì)量摩爾分率y1(%)co2815.49h2269.78C02440.82CH4163.62n22810.29總計(jì)100.0其中冷凝分離后氣體平均分子量為：M'm=ZyiMi=9.554又設(shè)：放空氣體流量為Akmol/h,粗甲醇的流量為Bkg/h,則對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的N?作衡算得對(duì)全系統(tǒng)的總物料衡算得聯(lián)立(1.2-1)、(1.2-2)得反應(yīng)后產(chǎn)物中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的N?作衡算得對(duì)全系統(tǒng)的總物料衡算得聯(lián)立(1.2-1)、(1.2-2)得反應(yīng)后產(chǎn)物中CO摩爾流量為將求得的A、B值代入得100X10.42=B+9,554A (1.2-2)A=26.91kmol/hB=785.2kg/hFco=0.1549A+9.38B/(28X1000)Fa)=4.431kmol/h故CO的全程轉(zhuǎn)化率為 Xco=人些T&=26.82-4.435=8348%Fco.o 26.82由已知循環(huán)氣與新鮮氣之摩爾比，可得反應(yīng)器出口處的CO摩爾流量為Fco,o=100X0.2682+7.2X100X0.1549=138.4kmol/h所以CO的單程轉(zhuǎn)化率為X'co=F"-F&=26.824.435=怖整％Fee 138.4(2)產(chǎn)物粗甲醇所溶解的CO?、CO、也、CL和他總量D為。=(9M+9.38—76+214+"眄=p312MgMm101rli1000粗甲醇中甲醇的量為(B-D)XV/Mn=(785.2-0.02848B)X0.8915/32=21.25kmol/h則甲醇的全程收率為 丫6=21.25/26.82=79.24%甲醇的單程收率為 丫單=21.25/138.4=15.36%反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.1在一體積為4L的恒容反應(yīng)器中進(jìn)行A的水解反應(yīng)，反應(yīng)前A的含量為12.23%（重量），混合物的密度為Ig/mL,反應(yīng)物A的分子量為88。在等溫常壓下不斷取樣分析，測(cè)的組分A的濃度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)如下：反應(yīng)時(shí)間/h1.02.03.04.05.06.07.08.09.0Cx/mol?L10.90.610.420.280.170.120.080.0450.03試求：反應(yīng)時(shí)間為3.5h的A的水解速率。解：利用反應(yīng)時(shí)間與組分A的濃度變化數(shù)據(jù)，作出C?t的關(guān)系曲線，用鏡面法求得t=3.5h時(shí)該點(diǎn)的切線，即為水解速率。切線的斜率為由（2.6）式可知反應(yīng)物的水解速率為-dC.Aat2.2在一管式反應(yīng)器中常壓300c等溫下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)：CO+3凡->CHa+H^p催化劑體積為10ml,原料氣中C0的含量為3%,其余為樂(lè)上氣體，改變進(jìn)口原料氣流量Q。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得出口C0的轉(zhuǎn)化率為：Qo/ml?min183.367.650.038.529.422.2X/%203040506070試求：當(dāng)進(jìn)口原料氣體流量為50ml/min時(shí)C0的轉(zhuǎn)化速率。解：是一個(gè)流動(dòng)反應(yīng)器，其反應(yīng)速率式可用（2.7）式來(lái)表示故反應(yīng)速率可表示為：r.=Q-C.^A=一—gg0.<5-0L(M

0.34=1.79用Xa?V/Q。作圖，過(guò)Vr/Q°=O.20min的點(diǎn)作切線，得該條件下dX/d（V/Q。）值a。VR/Qomin0.120.1480.200.260.340.45Xa%20.030.040.050.060.070.0故co的轉(zhuǎn)化速率為=&38xlO"lM0f//_0.1013x0.03=&38xlO"lM0f//近一8314x38x373=6.38x1^x1.79=l-MKlO^Mtwr/Amln，Wj2b)2.3已知在Fe-Mg催化劑上水煤氣變換反應(yīng)的正反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為：式中yco和ysz為一氧化碳及二氧化碳的瞬間摩爾分率，0.IMPa壓力及700K時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)L等于0.0535kmol/kg.h0如催化劑的比表面積為30m2/g,堆密度為1.13g/cd,試計(jì)算：（1）以反應(yīng)體積為基準(zhǔn)的速率常數(shù)kv。（2）以反應(yīng)相界面積為基準(zhǔn)的速率常數(shù)L。（3）以分壓表示反應(yīng)物系組成時(shí)的速率常數(shù)左。（4）以摩爾濃度表示反應(yīng)物系組成時(shí)的速率常數(shù)上。解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得問(wèn)題的解。注意題中所給比表面的單位換算成m7m3。g=pL=L13xlflPxOlOSSS=6O.46*M0//M3Jk（嗡%=（弩T&=嚴(yán)1,胃x700尸x0X）535=0.333（j^pM，（2.4在等溫下進(jìn)行液相反應(yīng)A+B-C+D,在該條件下的反應(yīng)速率方程為：.=-min若將A和B的初始濃度均為3mol/l的原料混合進(jìn)行反應(yīng)，求：反應(yīng)4min時(shí)A的轉(zhuǎn)化率。解：由題中條件知是個(gè)等容反應(yīng)過(guò)程，且A和B的初始濃度均相等，即為5mol?L1,故可把反應(yīng)速率式簡(jiǎn)化，得。=018che5*=0l8C1=O-SCiCl-*力由（2.6）式可知,▲一0[%]一，"「也o-at~dt ——at代入速率方程式%與二。應(yīng)（1-粕化簡(jiǎn)整理得

Xa=82.76%oXa=82.76%o解得5氨合成塔入口的氣體組成為3.5%NH3,20.8%N2,62.6%H2,7.08%Ar及5.89CH4o該塔是在30MPa壓力下操作。已知：催化劑床層中某處的溫度為490℃,反應(yīng)氣體中氨含量為10%（mol）,試求：該處的反應(yīng)速率。在Fe催化劑上氨合成反應(yīng)速率式為：P1aluml!in3**逆反應(yīng)活化能E=1738x104J/nmTo450c時(shí),=2277由口"/1113*且即侑=4，490C時(shí)，Kp可按下式計(jì)算：=2047-8/T-2^49431ogT-1256x10^+LSSMxlO^T*+3206（注：為標(biāo)準(zhǔn)立方米。）解：題中給出450℃時(shí)的k?值，而反應(yīng)是在490c下，故首先要求出490c時(shí)的kz值。利用（2.27）試，求出頻率因子A:.二—（瑞A=.?p（瑞=2277/，H*4*''5*m=L145x1產(chǎn)、=Aexp（浮=LM5x10M6Ti???,un*n3=145sx490C的Kp值由題給公式計(jì)算出logZ^=2047.8/763-2.4943IqgTtiS-l^SSxlO^xTSS4-13564x10^X7631+3J06=-12S24^=5.592x10^求%值:4假，=甲.=（SS92x1尸）,x1j055x104=33m3（MPa）-u/m3Jb求各組分的分壓值：

*1?*1?P?~-P^AAp.= V|1r力=力= ?Pi=y】Pl+M也yM-詈y■肛yK= l+“6mQO35-；,0.2087%——0LlO= 2 1+0.2087*(-2)*^4,914￡.=&5￡4=0.1416一一、**.O.2f?7(l-0.1410=t+0.a?7*(-2)*0Mt6=0.19043 "Tat-J**.1+0.2087*(-2)*0.14161+MZ0.626-3*0.2087*0.1416^ J/1O1+0.2087*(-2)*0.1416Pi=%P各組分的分率及分壓值為nh310%PNH3=3MPan219.06%Pnz=5.718MPah257.18%Ph2=17.15MPaAr+CH413.79%Pat+ch4=4.137MPa反應(yīng)速率為:

f%"%=?0xS?f%"%=?0xS?718xHP—LO65X1043

17.15°=4.023x10?jm3/?^工*(179.硒1，■cat處6下面是兩個(gè)反應(yīng)的T-X圖，圖中AB是平衡曲線，NP是最佳溫度曲線，AM是等溫線，HB是等轉(zhuǎn)化率線。根據(jù)下面兩圖回答：(1)是可逆反應(yīng)還是不可逆反應(yīng)？(2)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？(3)在等溫線上，A,D,0,E,M點(diǎn)中哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn)速率最??？(4)在等轉(zhuǎn)化率線上，比(；&0亦及8點(diǎn)中，哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn)速率最??？(5)在C,R兩點(diǎn)中，誰(shuí)的速率大？(6)根據(jù)圖中所給的十點(diǎn)中，判斷哪一點(diǎn)速率最大？解：圖解：圖2.1(1)可逆反應(yīng)(2)放熱反應(yīng)(3)M點(diǎn)速率最大，A點(diǎn)速率最小(4)0點(diǎn)速率最大，B點(diǎn)速率最小(5)R點(diǎn)速率大于C點(diǎn)速率圖2.2可逆反應(yīng)吸熱反應(yīng)M點(diǎn)速率最大，A點(diǎn)速率最小H點(diǎn)速率最大，B點(diǎn)速率最小C點(diǎn)速率大于R點(diǎn)速率(6)M(6)M點(diǎn)速率最大根據(jù)等速線的走向來(lái)判斷H,M點(diǎn)的速率大小。在進(jìn)行一氧化碳變換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中，采用B106催化劑進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得正反應(yīng)活化能為9-&如果不考慮逆反應(yīng)，試問(wèn)：反應(yīng)溫度是550C時(shí)的速率比反應(yīng)溫度是400C時(shí)的速率大多少倍？解：從題中可知，反應(yīng)條件除了溫度不同外，其它條件都相同，而溫度的影響表現(xiàn)在反應(yīng)速率常數(shù)k上，故可用反應(yīng)速率常數(shù)之比來(lái)描述反應(yīng)速率之比?！?。(孝)*七.舞+由(密)常壓下，在鋼催化劑上進(jìn)行SO?氧化反應(yīng)，原料氣組成為7%。2及82%凡。試計(jì)算轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)的最佳溫度。二氧化硫在機(jī)催化劑上氧化的正反應(yīng)活化能為

9^11xl04J/?0/,化學(xué)計(jì)量數(shù)等于2,反應(yīng)式為:其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為：log&=49055/窗-43455該反應(yīng)的熱效應(yīng)一乜=9?Q9xl『J7-Io解：(1)求出轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)各組分的分壓：以lOOmol為基準(zhǔn)XS0202S03n2Z07.011.0082.0100.00.807(1-0.80)=1.411-5.6X0.5=8.25.6082.097.2f=Ol1O13xL4/972=L46叫=%=0l1013x82/972=8.55xlO^CAfHi)f=f>$q=0.1013X5.6/972=&84xl0~a(MAs)P.=%=d1013x82/973=&SSxE(A!P或(2)求與上述組成對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)L值：K*=叫 484x14鳥(niǎo)L.xMT3(835x10與廣求平衡溫度Te10g&=49055/K-4^455案=年喧=%99貳&282(4)利用(2.31)式求逆反應(yīng)活化能三值G=/一延=gibeW--9?噂x14=L403xJ7I4 2(5)利用(2.31)式求最佳溫度Top=739.004*780.9=739.004*1+RT..831他7809.1nM1+7Z7ta7 (14jO3-9^1^x10*9211在一恒容反應(yīng)器中進(jìn)行下列液相反應(yīng)：A+B->R =lXiCxfa?of/Mr,-*2A->D r?=SiCjtamotZM,-h式中n,n分別表示產(chǎn)物R及D的生成速率。反應(yīng)用的原料為A與B的混合物，其中A的濃度為2kmol/m3,試求：A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間。解：反應(yīng)物A的消耗速率應(yīng)為兩反應(yīng)速率之和，即￡廣,十祠=L6CX+T&y=L6C4(14-10l25C^)利用(2.6)式.—^4=16c式1+10N5CQ積分之積分之而爰iWL-HKi-XQ+m-3產(chǎn)-10125cli.r=Oj64e3/L6=04038A2.10在催化劑上進(jìn)行三甲基苯的氫解反應(yīng):C■島(CH2+%rC.H困H工+CH.

GH?(!CH，+鳥(niǎo)f(:風(fēng)叫+叫反應(yīng)器進(jìn)口原料氣組成為66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.IMpa及523K下等溫反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)器出口三甲基苯的轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，其混合氣體的氫含量為20%,試求：(1)此時(shí)反應(yīng)器出口的氣體組成。(2)若這兩個(gè)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程分別為：.=6300Gle^ItaMO"一 rK=3400￡*彳、1/--A則出口處二甲基苯的生成速率是多少？解：以lOOmol為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)X為三甲基苯的轉(zhuǎn)化率，丫為生成的甲苯摩爾數(shù)。(1)用物料衡算求出口氣體組成:組分名稱X=0時(shí)X=0.8時(shí)三甲基苯(A)33.3333.33(1-X)氫(B)66.6766.67-33.33X-Y二甲基苯(C)033.33X-Y甲烷(D)033.33X+Y甲基苯(E)0Y100.0100.0由題給條件可知，混合氣中氫的含量為20%,所以有：66.67-33.33X-Y=20解得生成的二甲基苯量生成的甲烷量剩余的三甲基苯量氫氣含量為故出口尾氣組成為丫解得生成的二甲基苯量生成的甲烷量剩余的三甲基苯量氫氣含量為故出口尾氣組成為33.33X0.8-20.01=6.654kmol33.33X0.8+20.01=46.67kmol33.33X(1-0.8)=6.666kmol20kmol三甲基苯6.666%,氫氣20%,二甲基苯6.654%,甲烷46.67%,甲基苯20.01機(jī)(2)由題給條件可知，三甲基苯的出口濃度為:C"二0.1x0.3333RTC"二0.1x0.3333RT&314x10^x523=74S69xlO^lbHaf/i!M3q=%(1—0l8)=7.669x1qT(1一a陽(yáng)=LSMxlO^foMor/Mif3C_3

C_3

?0.06666c,0.06654

c0.06666C_0~4667D.0X)6666xL534x101=46x 命2/一xLSMxlO^=lJ32xxLSMxlO^=LmxlO^ltaNar/m3黑嚶xL534xIO-3=4.603xlO^lkmar/M30ao6666=asooc.寸-Mooqx},=fiSOOxLSMxlO-3xC-f.fixlO-8)0-MOOxLS32xIO-?x(46xIO-8)1*=0.6555-03533=(k3022famT/。上2.11在210℃等溫下進(jìn)行亞硝酸乙脂的氣相分解反應(yīng):GH/q NO+^CH3CHO+^CtH/)H該反應(yīng)為一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系為k=139xl^apC-LW7x10*/T)(r-1)若反應(yīng)是在恒容下進(jìn)行，系統(tǒng)的起始總壓為0.1013MPa,采用的是純亞硝酸乙脂,試求：亞硝酸乙脂分解率為80%時(shí)，亞硝酸乙脂的分解速率及乙醇的生成速率。若采用恒壓反應(yīng)，乙醇的生成速率又是多少？解：(1)恒容過(guò)程，其反應(yīng)式可表示為：反應(yīng)速率式表示為:.=匕=匕41一*力設(shè)為理想氣體，反應(yīng)物A的初始濃度為：CM=烏黑二 皂等 =2as23x10431〃RT8,314xl0-9x<?3r.= XJ=139xl/apClsm/Dxja-=L.39x1014cxp(-18973/483)x2323xIO"*x(100a8)=&112x104I"金亞硝酸乙脂的分解速率為：《4=0=6.112xlO^xMor/1^乙醇的生成速率為：(2)恒壓過(guò)程，由于反應(yīng)前后摩爾數(shù)有變化，是個(gè)變?nèi)葸^(guò)程，由(2.49)式可求得總摩爾數(shù)的變化。.=Z4，.=n0*s；°'-T=i由于反應(yīng)物是純A,故有：yAo=l0

由(2.52)式可求得組分的瞬間濃度：一Cm(1-XA2.923x10^(1-0.8)C.=———去= =2180sxIO^moI/I41+叩6/ 1+1x1x04^=*C4=L39x (-18973/483)x2^03xlOJf=3.395xIff*mollIJ乙醇的生成速率為：RD=-rA=l￡98x2.12甲烷與水蒸氣在銀催化劑及750C等溫下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：由4+2HQfCO,+4%原料氣中甲烷與水蒸氣的摩爾比為1：4,若這個(gè)反應(yīng)對(duì)各反應(yīng)物均為一級(jí)，已知：k=21/mol.s,試求：（1）反應(yīng)在恒容下進(jìn)行，系統(tǒng)的初始總壓為0.1013MPa,當(dāng)反應(yīng)器出口的CL轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，CO2和上的生成速率是多少？（2）反應(yīng)在恒壓下進(jìn)行，其它條件如（1）,CO?的生成速率又是多少？解：（1）由題意可將反應(yīng)速率表示為：^4-2B—>C+4D 9^—對(duì)于恒容過(guò)程，則有 .q=ja-司）ct=cg?~2ci?xdCM=0.1013x02CM=0.1013x02KT8314x10-°x1023=2382xl0^Mof/lG.=4C.=4x2.382xlO-a?9^28xlO-aM01/f當(dāng)Xao=O.8時(shí)G=C*(l-司)=2382xMT?x02=4J&xC9=Cn-2CmXa=9.528x10^-2x2382x10^x0.8=WJxl曉molll耳=G= 41G=2x4.764x10Tx5.717x10^=TOC\o"1-5"\h\z/=%=4x5447x10-*=2.179x 1r(2)對(duì)于恒壓過(guò)程，是個(gè)變?nèi)莘磻?yīng)過(guò)程，由(2.49)式可求得總摩爾數(shù)的變化以 0=[+47-2=2反應(yīng)物A的原始分率：1… =0>21+4由(2.52)式可求得轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)的濃度：_Cm(1-XA2,382x10^(1-0.8) …C&= ——￥= =09xV^rmolfl*“%FZil+2x(L2x0.8_Cn-2CMX.9^28xlO-3-2x2382xIO-?x0.8…. . …Ca=-p-=-= =4.331x10^mill1+卯加*4 1*2*02x01s

O=*C.G=2x3d609xIO-4X4.331X10-*=X126xlO-sMof/Z^%=t=*126xl(rSnar/Lr2.13在473K等溫及常壓下進(jìn)行氣相反應(yīng)：(1)4f3J2 ^=12C4mrf/f-mta(2)/4->2S %=0?5C.j?Mf〃?iirfii(3)A-￥T =2.1C4n*?(//-min式中C為反應(yīng)物A的濃度(mol/1),原料中A和惰性氣體各為一半(體積比)，試求：當(dāng)A的轉(zhuǎn)化率達(dá)85%時(shí)，其轉(zhuǎn)化速率是多少？解：方法(1),先求出總摩爾變化數(shù)與。首先將產(chǎn)物的生成速率變?yōu)閷?duì)應(yīng)的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化速率：〃==0.4C.=—fg=O25CT.=0=2,1^4總反應(yīng)速率為：￡/=■/0+=2?7S^7.以一摩爾反應(yīng)物A為基準(zhǔn)，總摩爾變化數(shù)為:0NS 2.12.75^=^x2+-=^--l=a3822.752.75 2.75初始濃度為：CM=生魚(yú)= ―1。132_=L288xIO^moT//RT8.314x10^x473則有q=%CL-XQ1a288x1q=%CL-XQ1a288x1。xOdS1+05x038xO^S=1^625xlO^HMf/I^=275C4=2J5xl^625xl0-a=4572xl0-aflMf//jiiiii方法(2),可將G表示為：一％a-*DSM=-j—=22-16K= =1%=0

=2x0l4 (k25—=2x0l4 (k25—x0.85+lx——x0^5=032452.752751288x10^x0.15 .C.= =1323xiHmo〃J4 1+0.3245x0^=X75Cm=2.75xL6623x10-?=4.S71XlO^maT/Lmln方法(3),利用物料衡算可分別求出反應(yīng)物A生成R及S的瞬間選擇性Sr,Ss,因而可求出產(chǎn)物R及S的收率yR,ys,求得A轉(zhuǎn)化率為85%時(shí)的分率：,? =01064ss1+2)“〃+，缶CA=2cM.=1-288xlNxO4)64S3x2=lM23xIO^maJ/J￡4=275CA=2J5xlJ5623xl0-a=4571xl0^mf//.iiiin其中：(0A+0a25+2?D(n2.75025025cli025°(0.4+025+2.1)^2.75jr.=—x0.85=0.123e*2.750252cys= xO.85=0lO77Z72.752.14在Pt催化劑上進(jìn)行異丙苯分解反應(yīng)：CtH^CH(CH^2—CtH6+qH6以A,B及R分別表示異丙苯，苯及丙烯，反應(yīng)步驟如下：(1)A+trOAtr4romf+jRB(rOB+tr若表面反應(yīng)為速率控制步驟，試推導(dǎo)異丙苯分解的速率方程。解：根據(jù)速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除表面反應(yīng)外，其它兩步達(dá)到平衡，描述如下：4+0=所乙=^&~ 4久O&T+雇 .=*%—B(rB+<r%以表面反應(yīng)速率方程來(lái)代表整個(gè)反應(yīng)的速率方程：f **.=*%一物"%將內(nèi)，4代入上式得：+弓饕氏+%=1整理得： i+*m+/r將4,4,%代入速率方程中,_氏〃 屈聲m -「㈤/4*i+*m+*m1+*必+。的1+".+“網(wǎng)其中*=KK,=iKjiKa在銀催化劑上進(jìn)行乙烯氧化反應(yīng)：2GH《+qf2G4O,化作2(⑷+(鳥(niǎo))f2(不其反應(yīng)步驟可表示如下：(1)4+aOzUr(2)￡|+2cr<=>2frcrAtr+Btr<^Ra+o-若是第三步是速率控制步驟，試推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程。解：根據(jù)速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除表面反應(yīng)步驟外，其余近似達(dá)到平衡，寫(xiě)出相應(yīng)的覆蓋率表達(dá)式：(1)A+cr<=>A<T 84=K.p.牛(2)BS+2<rO2B<r ffB=(4)jRcr4=>jR+ct6*=整個(gè)反應(yīng)的速率方程以表面反應(yīng)的速率方程來(lái)表示：.=*8_k0g6^根據(jù)總覆蓋率為1的原則，則有：/%=1或 KApd^r+J*..浦+ ⑻=1整理得：%=1肛Ai+ +&Pr將d，d，4，%代入反應(yīng)速率方程，得：

rA=就rA=就 博一由(1+左J.+Jk.Ph+&A)其中▲值f=*/￡rx設(shè)有反應(yīng)A—?"+Q,其反應(yīng)步驟表示如下:A+^^^AtrArfBtr+DBaOB+O,若（1）速率控制步驟，試推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程。(DA+<r8/krR)4btHb+。(DA+<r8/krR)4btHb+。(^B4rOB+{r4=匕打牛一%?9=與/4=七/一%P.%由于（1）是速率控制步驟，第（2）步是不可逆反應(yīng)，其反應(yīng)速率應(yīng)等于（1）的吸附速率，故有：瓦—札=/?整理得：.勺十%根據(jù)定態(tài)近似原則+KuPj^-0%=%%+i%=（74&43（衿普+%〃）牛/%%+。因?yàn)?+%+牛=1將名，4代入上式，化簡(jiǎn)后得：倏=—j-- i+a+3.最后將以，牛代入吸附速率式，即為該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式。T $+尢_ 1tp▲ 114—5^-+X>P|r*s+*5m+KaPa+(*s+*u)^rPf*s+L一氧化碳變換反應(yīng)：com+HQ(R)fC46+Ht(D)在較低溫度下，其動(dòng)力學(xué)方程可表示為：1+*.R+&R試擬定該反應(yīng)的合適的反應(yīng)步驟。解：根據(jù)題意，假設(shè)反應(yīng)步驟如下：(D/i+crOAo"(2)A<r+BfC<r+D(3)Cb=C+b并假設(shè)第二步是控制步驟，其速率方程就代表了整個(gè)反應(yīng)的速率方程：其余的兩步可認(rèn)為達(dá)到平衡，則有：—肛R郎/=^cPc^由于/+%+牛=1,有：%= 1+肛版+/丘將〃，斗代入速率式，得：1+Kg+1+ +/法式中*=.凡。故上述假定與題意符合。但上述假定的反應(yīng)步驟不是唯一的。利用習(xí)題2.1的數(shù)據(jù)，試用積分法和微分法求其動(dòng)力學(xué)方程。解：先用積分法求其動(dòng)力學(xué)方程。設(shè)為一級(jí)不可逆反應(yīng)，其速率表達(dá)式為：rA=^-=kCAat積分得： k=In］詈)用?t作圖。IcJ

t(h)012345678900.4420.8311.2531.6092.1082.4572.8623.4383.843作圖得一直線，其斜率為0.425M,故假設(shè)一級(jí)反應(yīng)是合理的，其動(dòng)力學(xué)方程可表示為：用微分法求解動(dòng)力學(xué)方程。首先用g?t曲線，在曲線上取時(shí)間為0,1,2,……9h所對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線，為了準(zhǔn)確可采用鏡面法，求得各切線的斜率即為對(duì)應(yīng)的dC/dt之值，然后再以dC/dt?G作圖，所求的dC/dt值如下表所示：t(h)0123456789CA(mol/l)1.400.900.610.400.280.170.120.080.0450.03dCA/dt(mol/10.70.40.290.190.140.090.00.030.020.01.h)0551756355設(shè)為一級(jí)不可逆反應(yīng)，用dC/dt?C作圖得一直線，其斜率為0.5-，其動(dòng)力學(xué)方程可表示為：0=一.=^scMtniia或?qū)⑺俾史匠讨本€化，即兩邊取對(duì)數(shù)，得：皿一芻）=lnUaliiG可簡(jiǎn)化為y=b+ax形式，利用多元回歸，可求得反應(yīng)級(jí)數(shù)n=L004=1,反應(yīng)速率常數(shù)值為k=0.4996o還可用一數(shù)學(xué)公式來(lái)擬合以?t曲線，然后再將該數(shù)學(xué)公式對(duì)t求導(dǎo)，求得dCA/dt之值，此法會(huì)比作圖法來(lái)的準(zhǔn)確。在Ni催化劑上進(jìn)行甲烷化反應(yīng)：CO+3Ht^CH4+HtO由實(shí)驗(yàn)測(cè)得200℃時(shí)甲烷生成速率R0M及CO和Hz分壓Pc。,Ph2的關(guān)系如下:Pco(MPa)0.100.180.4080.721.05pH2(MPa)0.10130.10130.10130.10130.1013RcH4mm/( ).-mtn7.33X10-?132xKT13aOOx10-*SJLSxlO-87.70X10-8若該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程可用幕函數(shù)表示,試用最小二乘法求一氧化碳的反應(yīng)級(jí)數(shù)及正反應(yīng)速率常數(shù)。解：由題意可寫(xiě)出速率方程式：但由于氫的分壓保持為0.1013MPa的恒定值，反應(yīng)速率式可簡(jiǎn)化為:raii=■€□式中*=*'戌。將速率式直線化：加左乂=加*+0抽及力或y=i>4■皿式中通=ln*,*=+lnfto,由殘差平方和最小而導(dǎo)出最小二乘法的系數(shù)計(jì)算式：15寸-吟了序號(hào)yX2Xxy1-4.916-2.3035.30211.322-4.328-1.7152.9417.4213-3.507-0.8970.8043.1444-2.941-0.3290.1080.9665-2.564-0.0490.002-0.125E-18.26-5.2939.15722.73將累加值代入a,b系數(shù)式中，得：(-182^x(-525^-5x22.73a= = =Ui30/?1(-S293)1-5x9.157b=-[-18^6-0l9S7x(-5^93)]=-2.6395*=7.144x10m=nxiA=7.144x1-r01taMo〃f.mlii2.20在的催化劑上，乙烯深度氧化的動(dòng)力學(xué)方程可表示為:._理必(1+“?中Pa,Pb分別表示乙烯及氧的分壓。在473K等溫下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:序號(hào)PaXIO'MPapBX103MParX104mol/g.min18.9903.2300.672214.223.0001.07238.8604.0800.59848.3202.0300.71354.3700.8900.61067.7501.7400.83477.7501.8200.82886.1701.7300.656

96.1301.7300.694106.9801.5600.791112.8701.0600.418試求：該溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k和吸附平衡常數(shù)Kb。解：首先將動(dòng)力學(xué)方程式直線化：’-(1+3.門(mén)丁一忑十忑小或y=b+axo其中序號(hào)yxXIO3x2X105xyXIO3r"X1048,%10.6573.3201.0432.1230.6780.9020.6313.0000.9001.8921.1265.030.7784.0801.6653.1720.5685.040.4872.0200.4120.9880.82916.350.2530.8900.0790.2250.5824.660.4021.7400.3030.7000.8330.170.4131.8200.3310.7510.8161.480.4031.7300.2990.6980.6651.490.3911.7300.2990.6760.6614.8100.3711.5600.2430.5790.7870.5110.2701.0600.1120.2860.36911.7E5.05622.875.66812.09tf=4.72287x10^x5J056-llxL2O9x10"12?287*x1k-llx5688xMYj[&056-169.1x2^87xir*]=Yj[&056-169.1x2^87xir*]=0.108充噂=85.73=aji=169.1x^85,73=lJM6xIO3(1+L566xltfft)平均偏差舌=4力%,結(jié)果可以滿意。

3 釜式反應(yīng)器在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行乙酸乙酯皂化反應(yīng)：CH*OOC1H，+NaOHCH^COOrta^該反應(yīng)對(duì)乙酸乙酯及氫氧化鈉均為一級(jí)。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)乙酸乙酯及氫氧化鈉的濃度均為0.02mol/l,反應(yīng)速率常數(shù)等于5.61/mol.mino要求最終轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%。試問(wèn)：（1）當(dāng)反應(yīng)器的反應(yīng)體積為1/時(shí)，需要多長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間？（2）若反應(yīng)器的反應(yīng)體積為2n匕所需的反應(yīng)時(shí)間又是多少？解：（1）t=cF亞”yF也1.居（-孫）上11cli。-*了憶1-居| AOC= x =169.6min（2.83A0￡6xOjO21-0i95（2）因?yàn)殚g歇反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)器的大小無(wú)關(guān)，所以反應(yīng)時(shí)間仍為2.83ho擬在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行氯乙醇的皂化反應(yīng)：CHtCXCHtOH+■NaHCO3rCHQHCH1PH￥NaCl+Cq以生產(chǎn)乙二醇，產(chǎn)量為20kg/h,使用15%（重量）的NaHCOs水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反應(yīng)器裝料中氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為1：1,混合液的比重為1.02。該反應(yīng)對(duì)氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級(jí)，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于5.21/mol.h,要求轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%,（1）若輔助時(shí)間為0.5h,試求反應(yīng)器的有效體積；（2）若裝填系數(shù)取0.75,試計(jì)算反應(yīng)器的實(shí)際體積。解：氯乙醇，碳酸氫鈉，和乙二醇的分子量分別為80.5,84和62kg/kmol,每小時(shí)產(chǎn)乙二醇：20/62=0.3226kmol/h0.3266x80.5 =9LllJtop/Jh每小時(shí)需氯乙醇：0.95x30%0.3266x84 =19（k21te/,每小時(shí)需碳酸氫鈉：0.95x15%八9L114-194U-a= =275&/金原料體積流量： L02氯乙醇初始濃度:反應(yīng)時(shí)間：36x1000氯乙醇初始濃度:反應(yīng)時(shí)間：36x1000—0l95x27&80.95 、-— r x =2968*(1-XJ1ax12311-0.95反應(yīng)體積：匕=。?+功=方53*(2968+0&=9=SJY956.5尸="=三巴=1273?（2）反應(yīng)器的實(shí)際體積:/a7S（2）反應(yīng)器的實(shí)際體積:3.3丙酸鈉與鹽酸的反應(yīng)：CrH9COONa+HClaqHWOOH+N?a為二級(jí)可逆反應(yīng)（對(duì)丙酸鈉和鹽酸均為一級(jí)），在實(shí)驗(yàn)室中用間歇反應(yīng)器于50C等溫下進(jìn)行該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)兩反應(yīng)物的摩爾比為1,為了確定反應(yīng)進(jìn)行的程度，在不同的反應(yīng)時(shí)間下取出10ml反應(yīng)液用0.515N的NaOH溶液滴定，以確定未反應(yīng)鹽酸濃度。不同反應(yīng)時(shí)間下，NaOH溶液用量如下表所示：時(shí)間，min010203050ocNaOH用量，ml52.232.123.518.914.410.5現(xiàn)擬用與實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)條件相同的間歇反應(yīng)器生產(chǎn)丙酸，產(chǎn)量為500kg/h,且丙酸鈉的轉(zhuǎn)化率要達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率的90%。試求反應(yīng)器的反應(yīng)體積。假定（1）原料裝入以及加熱至反應(yīng)溫度（50C）所需的時(shí)間為20min,且在加熱過(guò)程中不進(jìn)行反應(yīng)；（2）卸料及清洗時(shí)間為lOmin；（3）反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物密度恒定。解：用A,B,R,S分別表示反應(yīng)方程式中的四種物質(zhì)，用當(dāng)量關(guān)系可求出任一時(shí)刻鹽酸的濃度（即丙酸鈉的濃度，因?yàn)槠溆?jì)量比和投量比均為1：1）為：cA=cg于是可求出A的平衡轉(zhuǎn)化率：OlSOlS= =0-8x90%=0,72-0-515一■“ =一、c2s一一6=X3= xS2.5x(1-0.72)=0.051SX14.7moI/I以丙酸濃度對(duì)時(shí)間作圖：由上圖，當(dāng)Ca=O.0515X14.7mol/l時(shí)，所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為48mino在同樣條件下，間歇反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)器的大小無(wú)關(guān)，因此該生產(chǎn)規(guī)模反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間也是48mino丙酸的產(chǎn)量為：500kg/h=112.6mol/mino所需丙酸鈉的量為：112.6/0.72=156.4mol/mino原料處理量為：0=反應(yīng)器體積： 匕=QG+4）=6#xC18+2O+l<0=4512f實(shí)際反應(yīng)體積： 4512/0-8=5640/3.4在間歇反應(yīng)器中,在絕熱條件下進(jìn)行液相反應(yīng):〃=1.1x10M0（-2吧）qc,翻W/.34其反應(yīng)速率方程為：［ y><*式中組分A及B的濃度Ca及Cb以kmol/ni3為單位，溫度T的單位為K。該反

應(yīng)的熱效應(yīng)等于-4000kJ/kmol。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)溶液不含R,組分A和B的濃度均等于0.04kmol/m3,反應(yīng)混合物的平均熱容按4.102kJ/m3.K計(jì)算。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)混合物的溫度為50℃o（1）試求A的轉(zhuǎn)化率達(dá)85%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間及此時(shí)的反應(yīng)溫度；（2）如果要求全部反應(yīng)物都轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物R,是否可能？為什么？解：⑴T=4+ （*廣**）=323+-'[-（-400叨*/=323+39G1X.G. 4.1Q2二C』J =9L32Jk—皿-；鬻 Ka-”（由數(shù)值積分得出）r=323+39.01X0ass=3562K（2）若A全部轉(zhuǎn)化為R,即XA=1.0,則由上面的積分式知，t-8,這顯然是不可能的。5在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng)：A+B->Crd=A的初始濃度為0.Ikmol/m'C,D的初始濃度為零，B過(guò)量，反應(yīng)時(shí)間為3時(shí)，CA=0.055kmol/m3,0=0.038kmol/m3,而反應(yīng)時(shí)間為t?時(shí),C*=0.01kmol/m3,Cc=0.042kmol/m3,試求：（1）k2/k1；（2）產(chǎn)物C的最大濃度；（3）對(duì)應(yīng)C的最大濃度時(shí)A的轉(zhuǎn)化率。解：（1）因?yàn)锽過(guò)量，所以：?==tq，七=.-5=tq-^Pc(A)(B)(A)(B)（B）式除以（A）式得：卒解此微分方程得：(C)將3cA.ce及t2,CA,Cc數(shù)據(jù)代入(C)式化簡(jiǎn)得：0.42x0.55s-0l38x0.1"=0l42x0l55-013sx0.1解之得:x解之得:x——r=0.525=—(2)先求出最大轉(zhuǎn)化率:X._=]-函.1=0.7425(3)產(chǎn)物C的最大收率:產(chǎn)物C的最大濃度：C._=ex,_=0.1x04905=0ao49gMT/mi33.6在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng)初始的反應(yīng)物料中不含A?和A3,4的濃度為2moi/I,在反應(yīng)溫度下ki=4.Omin_1,kz=3.6min-1,k3=l.Smin'o試求：(1)反應(yīng)時(shí)間為L(zhǎng)Omin時(shí)，反應(yīng)物系的組成。(2)反應(yīng)時(shí)間無(wú)限延長(zhǎng)時(shí)，反應(yīng)物系的組成。(3)將上述反應(yīng)改為反應(yīng)時(shí)間無(wú)限延長(zhǎng)時(shí)，反應(yīng)物系的組成。解：根據(jù)題中給的兩種反應(yīng)情況，可分別列出微分方程，然后進(jìn)行求解。但仔細(xì)分析這兩種情況，其實(shí)質(zhì)是下述反應(yīng)的特例：TOC\o"1-5"\h\z當(dāng)t=q時(shí)，(A)式變?yōu)?04—4 (B)當(dāng)后=。時(shí)，(A)式變?yōu)?f4=4 (C)\o"CurrentDocument"當(dāng)M=a*i=°時(shí)，(A)式變?yōu)?—4—4 (D)其中式(D)即為書(shū)講的一級(jí)不可逆連串反應(yīng)?？梢?jiàn)只要得到(A)式的解,則可容易化簡(jiǎn)得到(B),(C)及(D)式的解。對(duì)于(A)式，可列出如下微分方程組：=為G+叫-.G-由題意知初始條件為：TOC\o"1-5"\h\zG（（o=4,6（3=6（吩=0 （4）聯(lián)立求解此微分方程組可得：「（a+Ex-3+ 111+?（?+*1）~⑸*4_5_r9+"]lafia-afl （6）片書(shū)留39]} ⑺式中，■,由如下式確定：印=*1M+&*j+ME （8）a+2=-（/+%+.+E） （9）現(xiàn)在可用上述結(jié)果對(duì)本題進(jìn)行計(jì)算：（1）.=4101nllf4,'=K6mliiT,%=LSmln-1,*^=0tt=linln由(5)?(9)式得%=0.S592mof”Q=OSOSSmoT”(2)當(dāng)t-8時(shí)，由(5)?(9)式得C1H=C.=0 C4^2b0mw//I(3)此時(shí)為A=°的情況，當(dāng)tf8時(shí)，由.=，0mmT?.=L5minT,M=3>6minT得：%=0Cd2=L412M0)r/JC^=QJ5mmolfl3.7擬設(shè)計(jì)一反應(yīng)裝置等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng)：A+2B->R ,=fcjC4Cj2Ai-B->S q=A^C^C.目的產(chǎn)物為R，B的價(jià)格遠(yuǎn)較A貴且不易回收，試問(wèn)：（1）如何選擇原料配比？

(2)若采用多段全混流反應(yīng)器串聯(lián)，何種加料方式最好？(3)若用半間歇反應(yīng)器，加料方式又如何？解：⑴8=國(guó)四 .9, 鬲I|處|取力1+珥0cH1+%二?G由上式知，欲使S增加，需使C低，Cb高，但由于B的價(jià)格高且不易回收,故應(yīng)按主反應(yīng)的計(jì)量比投料為好。(2)保證C低，Cb高，故可用下圖所示的多釜串聯(lián)方式：(3)用半間歇反應(yīng)器，若欲使Ca低，Cb高，可以將B一次先加入反應(yīng)器,然后滴加A.3.8在一個(gè)體積為3001的反應(yīng)器中86c等溫下將濃度為3.2kmol/m3的過(guò)氧化氫異丙苯溶液分解：9tCOH->CH3COCH3+CtHBOH生產(chǎn)苯酚和丙酮。該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于0.08s:最終轉(zhuǎn)化率達(dá)98.9%,試計(jì)算苯酚的產(chǎn)量。(1)如果這個(gè)反應(yīng)器是間歇操作反應(yīng)器，并設(shè)輔助操作時(shí)間為15min;(2)如果是全混流反應(yīng)器；(3)試比較上二問(wèn)的計(jì)算結(jié)果；(4)若過(guò)氧化氫異丙苯濃度增加一倍，其他條件不變，結(jié)果怎樣？解：⑴=—In——--=§637,=0^4min0.81-0.989匕=QQ+4)=d(ax+15)=R=300/1594=18^2f/min苯酚濃度G?=Ga%= 0J89=3.165JM0f/l苯酚產(chǎn)量 =1SJ82x3>165=S9.56*of/mtn=335>94^/A(2)全混流反應(yīng)器y_^^1*“RX.300x0.08(1-0J89)

0.989300x0.08(1-0J89)

0.989=026691〃=16.021/mln苯酚產(chǎn)量 =T6.O2X32X0.989=5O.69M0</iiiln=2859Q/》(3)說(shuō)明全混釜的產(chǎn)量小于間歇釜的產(chǎn)量，這是由于全混釜中反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)速度慢的原因。(4)由于該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，由上述計(jì)算可知，無(wú)論是間歇反應(yīng)器或全混流反應(yīng)器，其原料處理量不變，但由于Cab增加一倍，故C笨酚也增加一倍，故上述兩個(gè)反應(yīng)器中苯酚的產(chǎn)量均增加一倍。3.9在間歇反應(yīng)器中等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng)：/+B->JR,=L6CAJbMof/Mf3Jbr0及m分別為產(chǎn)物D及R的生成速率。反應(yīng)用的原料為A及B的混合液，其中A的濃度等于Zkmol/m)(1)計(jì)算A的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間；)A的轉(zhuǎn)化率為95%時(shí)，R的收率是多少？(3)若反應(yīng)溫度不變，要求D的收率達(dá)70%,能否辦到？(4)改用全混反應(yīng)器操作，反應(yīng)溫度與原料組成均不改變，保持空時(shí)與(1)的反應(yīng)時(shí)間相同，A的轉(zhuǎn)化率是否可達(dá)到95%?(5)在全混反應(yīng)器中操作時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率如仍要求達(dá)到95樂(lè)其它條件不變，R的收率是多少？(6)若采用半間歇操作，B先放入反應(yīng)器內(nèi)，開(kāi)始反應(yīng)時(shí)A按(1)計(jì)算的時(shí)間均速加入反應(yīng)器內(nèi)。假如B的量為Id,A為0.4m3,試計(jì)算A加完時(shí)，組分A所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率及R的收率。解：(1)第二章2.9題已求出t=0.396h=24.23min(2)X(與代心A馬=—=—?—atatac11。1+i&yi+i(k2scMq=ji-=41-&”)=(Um品q=『-SgdC*=產(chǎn) =—ln(l+1012s匕L*k1+13C.1025 —=O23O51bM0f/Mf3T.=―工= =0.11532(3)若轉(zhuǎn)化率仍為0.95,且溫度為常數(shù)，則D的瞬時(shí)選擇性為：_2x&2Cm32.8(1-D~lu6+16ACa~34.4-32-8AT4D的收率：YD=尸=十=照-心病=OJT348>Ol70'?曠.h34.4-32.8X4M這說(shuō)明能使D的收率達(dá)到70%(4)對(duì)全混流反應(yīng)器，若使t=t=0.3958h,則有

0.3958=解之得：C*=0.4433,所以:?=4=0.7784Y095這說(shuō)明在這種情況下轉(zhuǎn)化率達(dá)不到95%O(5)對(duì)全混流反應(yīng)器，若X=0.95,則R的收率為:0J51+10l2SC^(1-X“)1+10l25x2(1-0.95>(6)依題意知半間歇式反應(yīng)器屬于連續(xù)加料而間歇出料的情況。為了求分組A的轉(zhuǎn)化率及R的收率，需要求出0J51+10l2SC^(1-X“)1+10l25x2(1-0.95>(6)依題意知半間歇式反應(yīng)器屬于連續(xù)加料而間歇出料的情況。為了求分組A的轉(zhuǎn)化率及R的收率，需要求出A及R的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，現(xiàn)列出如下的微分方程組：對(duì)A:5⑶+(L6C4+16祀1)歹二.對(duì)R:"芋1一161y=0(1)(2)(3)9=片在反應(yīng)時(shí)間(t=0.4038h,為方便起見(jiàn)取tg0.4h)內(nèi)將0.4的A均速加入反應(yīng)器內(nèi)，故采用間歇釜操作時(shí)，原料為A與B的混合物，A的濃度為2kmol/m3.現(xiàn)采用半間歇釜操作，且左=儲(chǔ)，匕1=°4=,故可算出原料A的濃度為：由于：產(chǎn)at4atat* *ataxat4代入(1),(2)式則得如下一階非線性微分方程組:■=上幺-1?。-ati￥t4 '(4)(5)初始條件：t=0,Ca=O,cr=o可用“龍格-庫(kù)塔法”進(jìn)行數(shù)值求解。取步長(zhǎng)△t=0.02h,直至求至t=0.4h即可。用t=0.4h時(shí)的Ca和Cr可以進(jìn)行A的轉(zhuǎn)化率和R的收率計(jì)算：」仁 C上式中％為所加入的A的體積，且VkOSm'CA。為所加入的A的濃度，且CAo=7kmol/m3；V為反應(yīng)結(jié)束時(shí)物系的體積，V=l.4m3o同理可以計(jì)算出R的收率：10在兩個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的系統(tǒng)中等溫進(jìn)行液相反應(yīng)：.=?8cBfR,=14€；1?01“上加料中組分A的濃度為0.2kmol/m，流量為4m7h,要求A的最終轉(zhuǎn)化率為90%,試問(wèn)：(1)總反應(yīng)體積的最小值是多少？(2)此時(shí)目的產(chǎn)物B的收率是多少？(3)如優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)改為B的收率最大，最終轉(zhuǎn)化率為多少？此時(shí)總反應(yīng)體積最小值是多少？解：⑴Y-Y+K=4r_+0C經(jīng)r-“ 1cli(l-*/ 迷(1二xq?__L^=q對(duì)上式求dVr/dXA1-0可得： 1-*4n(1-將Xa2=0.9代入上式，則100(1-*■寸=l+X/1解之得 XA1=0.741所以總反應(yīng)體積的最小值為0l74109-0.741(l-Q.74^10l74109-0.741(l-Q.74^1 (1-0.951=X249+4.m=7.92&N3=34Cl-MCj%=C"(1_X“)=0財(cái)18、=34(^1-i4Cn=0109123-14CnTOC\o"1-5"\h\z>1— —0 。3i249_ C.]即 ~~4--aO9123-MCfl解得 CB1=0.005992kmol/m3<?76Cn-Cn CR-04)05992同理 r，=-4一=3*4-14C?=MCal(l-X^)1-14C^解得Cb2=0.00126kmol/m3B的收率C&°2(3)目標(biāo)函數(shù)改為B的收率，這時(shí)的計(jì)算步驟如下：對(duì)于第i個(gè)釜，組分A,B的衡算方程分別為：C亞C._ C.-c.t_對(duì)A: 言—二, 對(duì)B:速二砥二毛當(dāng)i=l時(shí)，TOC\o"1-5"\h\zF0 （3）=T.—i-Mjf （4）由（1）式解出口代入（2）式可解出Cm；由（1）式解出品代入（3）式可解出Cw將CB1及C?代入（4）式可解出5,其為tI,t②的函數(shù)，即\o"CurrentDocument"Ga=玲 ⑸式中以。為常數(shù)。由題意，欲使CB2最大，則需對(duì)上述二元函數(shù)求極值：聯(lián)立上述兩個(gè)方程可以求出j及L。題中已給出q。,故由匕=0“1+巧）可求出CB2最大時(shí)反應(yīng)器系統(tǒng)的總體積。將J,L代入（5）式即可求出B的最高濃度，從而可進(jìn)一步求出YfaaX.將T1,T2代入C*2,則由Xa2=(Ca()-Cm)/Cao可求出最終轉(zhuǎn)化率。3.11在反應(yīng)體積為490cm3的CSTR中進(jìn)行氨與甲醛生成烏洛托品的反應(yīng)：4叫+6HCHOf(CH'N#SHQ式中(A)—NHs(B)—HCHO,反應(yīng)速率方程為：rd=itC4CjnotHj式中*=L42xlO?eip(_3090/7)o氨水和甲醛水溶液的濃度分別為1.06mol/l和6.23moi/I,各自以1.50cm7s的流量進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)溫度可取為36℃,假設(shè)該系統(tǒng)密度恒定，試求：氨的轉(zhuǎn)化率X-及反應(yīng)器出口物料中氨和甲醛的濃度Ca及Cb。解：CM=^-=2.O3 molft2Qb=^=3.16 molflO9=2x1.5=3.0 cn^fsq=c“a-*QG=G.-2c4上=3.16-1J5x2.03Xak=142x17ezp(-3090/309)=0.M447匕== 6 ；?c,匕式1_KXG,-：C.XJ3Xjf

490= F即得 04)6447(1--1-Sx整理得.冷-4075居+31@工鬣-L077=0解得：XAf=0.821反應(yīng)器出口A,B得濃度分別為：G=C“(1-*Q=2.03x(l-0J2Q=0.3634M>l/lG=G■--CMXA=3.16-L5x2.03x018sl=0.6602 tnol!I3.12在一多釜串聯(lián)系統(tǒng)，2.2kg/h的乙醇和1.8kg.h的醋酸進(jìn)行可逆反應(yīng)。各個(gè)反應(yīng)器的體積均為0.01m3,反應(yīng)溫度為100C,酯化反應(yīng)的速率常數(shù)為4.76Xior/mol.min,逆反應(yīng)(酯的水解)的速率常數(shù)為1.63X10-41/mol.min.反應(yīng)混合物的密度為864kg/m3,欲使醋酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)60%,求此串聯(lián)系統(tǒng)釜的數(shù)目。解：等體積的多釜串聯(lián)系統(tǒng)

(4)c4-i(4)品qc,—f^cccDA,B,C,D分別代表乙酸，乙酸乙酯和水。由計(jì)量關(guān)系得:q=g.q=G=ca—c』從已知條件計(jì)算出：1a8x864 =648molll4.0x60Go="X864 =10i33mof//Go=4j0x"(MHX8K6”129g4.0將上述數(shù)據(jù)代入（A）式，化簡(jiǎn)后得到：=OXMOS6C^4-LSI!3GB-0.887若i=l,則(B)式變?yōu)椋?-04056(^+1,51130^-0.887=CM=648解之得：0.=4364 mol/lfX^=0.326若i=2,則(B)式變?yōu)椋?.04056C1,+ -0.887=CA1=4364解之得：Cg=3?20 /I.**]=0306若i=3,則(B)式變?yōu)椋?-04056C^3+UIISCjq-0.887=CM=3^2-解之得：Ca=233 malff,Xdl=0^09即：三釜串聯(lián)能滿足要求。3.13以硫酸為催化劑，由醋酸和丁醇反應(yīng)可制得醋酸丁酯。倉(cāng)庫(kù)里閑置著兩臺(tái)反應(yīng)釜，一臺(tái)的反應(yīng)體積為3m,另一臺(tái)則為lm3o現(xiàn)擬將它們用來(lái)生產(chǎn)醋酸丁酯,初步?jīng)Q定采用等溫連續(xù)操作，原料中醋酸的0.濃度為O.lSkmol/m',丁酯則大量過(guò)剩，該反應(yīng)對(duì)醋酸為2級(jí)，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于1.2m3/h.kmoL要求醋酸的最終轉(zhuǎn)化率不小于50%,這兩臺(tái)反應(yīng)釜可視為全混反應(yīng)器，你認(rèn)為采用怎樣的串聯(lián)方式醋酸丁酯的產(chǎn)量最大？為什么？試計(jì)算你所選用的方案得到的醋酸丁酯產(chǎn)量。如果進(jìn)行的反應(yīng)是一級(jí)反應(yīng)，這兩臺(tái)反應(yīng)器的串聯(lián)方式又應(yīng)如何？解：因?yàn)榉磻?yīng)級(jí)數(shù)大于1,所以聯(lián)立方式應(yīng)當(dāng)是小釜在前，大釜在后才能使醋酸丁酯產(chǎn)量最大?，F(xiàn)進(jìn)行計(jì)算：0叔%（1-*血尸0

3二式聯(lián)立化簡(jiǎn)后得到：（將冗=0.5代入）塢 - y八-醋酸丁酯產(chǎn)量血=l^x0.15(l-(L22^xl=a4873 ..(L2230^4873x0.15x0^=36assmdlk如果進(jìn)行的是一級(jí)反應(yīng)，可進(jìn)行如下計(jì)算：（1）塢 - y八-醋酸丁酯產(chǎn)量血=l^x0.15(l-(L22^xl=a4873 ..(L2230^4873x0.15x0^=36assmdlk如果進(jìn)行的是一級(jí)反應(yīng)，可進(jìn)行如下計(jì)算：（1）小反應(yīng)器在前，大反應(yīng)器在后：,CMXdl_1a5i-*Na。一 3a a聯(lián)立二式，且將〃=0.5代入，化簡(jiǎn)后得到：xJl-3jrJ1+a5=o解得：XA1=0.1771所以有：-L-（U77g=W6卬XM 0l1771醋酸丁酯產(chǎn)量=S^76x0.15x05=0^4182（2）大反應(yīng)器在前，小反應(yīng)器在后：M3/*IbwI/Xt解得Xa.=O.3924Kia 0。―*41）_12一權(quán)―）一返瑕［一*Q_3乂L2(l-0.3924). 03924Mt3/*產(chǎn)量同前。說(shuō)明對(duì)此一級(jí)反應(yīng)，連接方式?jīng)]有影響。3.14等溫下進(jìn)行1.5級(jí)液相不可逆反應(yīng)：AfH+C。反應(yīng)速率常數(shù)等于Sm'Vkmor^.h,A的濃度為2kmol/m3的溶液進(jìn)入反應(yīng)裝置的流量為1.5m3/h,試分別計(jì)算下列情況下A的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%時(shí)所需的反應(yīng)體積:（1）全混流反應(yīng)器;（2）兩個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)；（3）保證總反應(yīng)體積最小的前提下，兩個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)。解：（1）全混流反應(yīng)器L5x2x09s-5x2l,x（1-0.95）u（2）兩個(gè)等體積全混流反應(yīng)器串聯(lián)=184)2m30.5-2.75^+2.5Xj1-X}1=0解之得:XA1=0.223解之得:以屆由于匕i=〃，所以由上二式得：應(yīng)1“_(4?4(1_*.洲(1-心嚴(yán)將%=0.95代入上式，化簡(jiǎn)后得到凡產(chǎn)0.8245,所以:貨應(yīng)U=5J串聯(lián)系統(tǒng)總體積為：匕=2匕1=4758 m1616在全混流反應(yīng)器中等溫進(jìn)行下列液相反應(yīng):(3)此時(shí)的情況同(1),即匕M1&?33.15原料以0.5m3/min的流量連續(xù)通入反應(yīng)體積為20m3的全混流反應(yīng)器，進(jìn)行液相反應(yīng)：a-^r.=.q2星 O=Ca,Cr為組分A及R的濃度。n為組分A的轉(zhuǎn)化速率，。為D的生成速率。原料中A的濃度等于0.Ikmol/nf,反應(yīng)溫度下，ki=0.Imin1,k2=l.25m3/kmol.min,試求：反應(yīng)器出口處A的轉(zhuǎn)化率及R的收率。解：V/2#“-T=——==40min20-5Ly,*▲.C-)0.1(1-XJ所以：居=&so,q=<7“(1-xj=o.azjbNoi/M3T 4,=40*1Gl-*或即為：W0C2+G-Q08=0/=OLQ2372JtaM0//Mfi叱CR0.Q2372Y.=—―= =(L2372"q.0.1

A^C—^D O=進(jìn)料速率為3601/h,其中含25%A,5%C（均按質(zhì)量百分率計(jì)算），料液密度等于0.69g/cm30若出料中A的轉(zhuǎn)化率為92%,試求：（1）所需的反應(yīng)體積；（2）B及D的收率。（已知操作溫度下，ki=6.85X10-5l/mol.s：k2=l.296X10V1：;k3=l.173X105l/inoLs;B的分子量為140；D的分子量為140.）解：因Mb=Md=140,所以Ma=Mc=70_必網(wǎng)上360x0^9x025——■—…Fm==」= =0^8871*Maf/lkMM. 700.8871x1000360=246H0l/I360x0,69x0^)570O.1774JbH0//*0,1774x1000

360=M929mol/12(0.8871x1000360=246H0l/I360x0,69x0^)570O.1774JbH0//*0,1774x1000

360=M929mol/12(i1cl-44)+與46(i)(2)(3)由（2）,（3）(3)由（2）,（3）式分別得:C-。心：■14-V(4)1+ （5）將（4）,（5）式及上述數(shù)據(jù)代入（1）式，可整理為t的代數(shù)方程式，解之得T=3.831X105s=106.4h（1）反應(yīng)體積匕=tja=WMx=0=383001=黜30-（2）將t代入（4）式得G=1QT6Z”,所以b的收率為:2XL016246=82X0%2XL016246=82X0%對(duì)A作物料衡算：cm-CA=2Ca+CD則CD=CM-Cd-2Cg=C^XA-2Cb=2jMxOJ2-2xUD16=012312I〃所以D的收率為:0-2312246=9^0%0-2312246=9^0%3.17在CSTR中進(jìn)行下述反應(yīng)：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"W(Q(M) (H) ⑴QHP+1GHA+Ha\o"CurrentDocument"W? (6 (H) ⑵\o"CurrentDocument"c.Hd+dq乂g+Ha(0(Q(T) (H) ⑶如果ki/k2=8,k2/k3=30,5=10.Omol/1,氯對(duì)苯的加料比=1.4,Lt=11/mol,(x為空時(shí))，試求反應(yīng)器出口84,加丁,(：的濃度。各個(gè)反應(yīng)對(duì)各反應(yīng)物均為一級(jí)。解.g0=iQfcMmf/-=8,./當(dāng)=30,q.，G.=i分別列出組分B,M,D,T,C的物料衡算式：二q 金^,G, “G ⑴M:t=cMc_sc,qy.q—-cq'8+q⑶(4)⑶(4)⑸(6)⑺(8)d：t= 4 ，g=咨％0240+qT■T=——jCv=—OGG"30c0C■ —Cg-Cm■-2C0—SCj.由(5)式得:聯(lián)立(1),(2),(3),(4),(6)式(五個(gè)方程，五個(gè)未知數(shù))：由(2)式得：c.9cq.8cq“8+G"鉀+q)由(3)式得：c_30cA一°wo+q(mo+q)(i+QX8+Q)將(1),(7),(8)式代入(6)得:

……8jq 480clic2 24cMe2c(l+Cc)CB+Q)(240+Cc)(l+Q)(8+Q)(MO+qw+w+Cu)整理得：Cj+475C2+3562Cj-9232Q-26880=0———=23O1AM0I/1M31+434530x3345xSw427240—=2^38tavJ/lM———=23O1AM0I/1M31+434530x3345xSw427240—=2^38tavJ/lM3代入(D式得:代入(7)式得:代入(8)式得:代入(4)式得:—x3.345X2a238=0.03IZfemT/M330驗(yàn)證：14c..=，+C”+2C。+3q即：14xl0=3J45+5427+2x2J384-3xOJD312 14MMJD3.18根據(jù)例題3.12中規(guī)定的條件和給定數(shù)據(jù)，使用圖解法分析此反應(yīng)條件下是否存在多定態(tài)點(diǎn)？如果為了提高順丁烯二酸酎的轉(zhuǎn)化率，使原料以O(shè).OOlm'/s的流速連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，其它條件不變，試討論定態(tài)問(wèn)題，在什么情況下出現(xiàn)三個(gè)定態(tài)點(diǎn)？是否可能實(shí)現(xiàn)？解：由例3.11,3.12知:』=~C,=1^7xl0BcxpC-lZaZS/^CaCptanl/iH3^%=326K，G=GQIm?/*,匕=2.6&，CM=ISSfaMor/FCm=SMtaMl/ifiAH,=-33?SfcJ7mol=-3X5xl/lUVJbmf由.=IPSOV/nP.rTOC\o"1-5"\h\z移熱速率方程：弘=口黃=(丁一霏耨) (1)放熱速率方程：-3S5xIO*X137X10F18q(-12028/0^(1- -CMX^xl￡S⑵絕熱操作方程： '后" (3)由(3)式得：X& -任一砧x * (4)(4)代入(2)式得：q-3X5x11^xL37xloFsp(-12028/7)^1 —(T-iyCx,(-Afl；)q.一兇.口一4x2jfi5-59B3x]Ill>Bxp(-]2fi28/r)(U&8-0j(B9]r4-7JJ77xlirlr,)(-A/Q(5)由(1)式及(5)式作圖得:T326330340350360362.5365367.537044.163.87149.7314.8586.7670.8756.8851.8942.1由上圖可知，此反應(yīng)條件下存在著兩個(gè)定態(tài)點(diǎn)。如果為了提高順丁烯二酸酎的轉(zhuǎn)化率，使Q°=0.001n)3/s,而保持其它條件不變，則這時(shí)的移熱速率線如q'r所示。由圖可知，q'r與仇線無(wú)交點(diǎn)，即沒(méi)有定態(tài)點(diǎn)。這說(shuō)明采用上述條件是行不通的。從例3.11可知，該反應(yīng)溫度不得超過(guò)373K,因此從圖上知，不可能出現(xiàn)三個(gè)定態(tài)點(diǎn)的情況。3.19據(jù)習(xí)題3.3規(guī)定的反應(yīng)及給定數(shù)據(jù)，擬把間歇操作改為連續(xù)操作，試問(wèn)：(1)在操作條件均不變時(shí)，丙酸的產(chǎn)量是增加還是減少？為什么？(2)若丙酸鈉的轉(zhuǎn)換率和丙酸產(chǎn)量不變，所需空時(shí)為多少？能否直接應(yīng)用3.3中的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)估算所需空時(shí)？(3)若把單釜操作改變?nèi)?lián)，每釜平均停留時(shí)間為(2)中單釜操作時(shí)平均停留時(shí)間的三分之一，試預(yù)測(cè)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。解：(1)在操作條件均不變時(shí)，用習(xí)題3.3中已算出的(=45121,Q°=57.841/min,則可求出空時(shí)為t=4512/57.84=78min。此即間歇操作時(shí)的(t+t°)。當(dāng)改為連續(xù)操作時(shí)，轉(zhuǎn)化率下降了，所以反應(yīng)器出口丙酸的濃度也低于間歇反應(yīng)器的結(jié)果。因Q。維持不變，故最后必然導(dǎo)致丙酸的產(chǎn)量下降。這是由于在連續(xù)釜中反應(yīng)速率變低的緣故。(2)若維持XA=0.72,則可由3.3題中的數(shù)據(jù)得出XA=0.72時(shí)所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率，進(jìn)而求出這時(shí)對(duì)應(yīng)的空時(shí)t=246.2min。因題意要求丙酸產(chǎn)量不變，故Q。不能變，必須將反應(yīng)器體積增大至142401才行。(3)這時(shí)t產(chǎn)t/3=82.Imin。利用3.3題中的數(shù)據(jù)，可求出&?%之關(guān)系，列表如下：XA00.10.20.40.60.8-Ra0.17190.13910.10960.060160.023630用作圖法求此串聯(lián)三釜最終轉(zhuǎn)化率。第三釜出口丙酸鈉的轉(zhuǎn)化率為:X?=0.787o20根據(jù)習(xí)題3.8所規(guī)定的反應(yīng)和數(shù)據(jù)，在單個(gè)全混流反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化率為98.9%,如果再有一個(gè)相同大小的反應(yīng)釜進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，要求達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率時(shí)，生產(chǎn)能力各增加多少？解：(1)二個(gè)3001全混串聯(lián)釜，Xa2=0.989,=300(1)V=0(*1二刈)=3oo相-xq解得：Xa!=0.8951代入(1)式求出此系統(tǒng)的體積流量:c3?0x0j08(1-0.895^,小，〃=0.= =2.812//x=168?7J/mliif0.89513.8題中已算出出=163/min。因?yàn)樽罱K轉(zhuǎn)化率相同，故生產(chǎn)能力增加168.7/16.02=10.53倍。(2)二個(gè)3001釜并聯(lián)，在最終轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，Q。增加一倍，生產(chǎn)能力也增加一倍。3.21在反應(yīng)體積為0.75m'的全混流反應(yīng)器中進(jìn)行醋酎水解反應(yīng)，進(jìn)料體積流量為0.05mVmin,醋酎濃度為0.22kmol/m22 在反應(yīng)體積為1 的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙烷的甲醇溶液與水反應(yīng)生產(chǎn)丙二醇-1,2：,溫度為25C,出料溫度為36℃,該反應(yīng)為一級(jí)不可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)等于-209kJ/mol,反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：k=l.8XIO'7exp(-5526/T),min122 在反應(yīng)體積為1 的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙烷的甲醇溶液與水反應(yīng)生產(chǎn)丙二醇-1,2：反應(yīng)器出口物料中醋酎的濃度；單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器向大氣散出的熱量。解：/=298KtT=309&0=0.05JM3/mlnAH,=-209xIO31//Amo/t=l^x107exp(-5S26/309)=0308(1)求轉(zhuǎn)化率：一卬“一卬“解得:X*0.8221OjOSX”O(jiān)lSOSQ_*.)反應(yīng)器出口物料中醋酎濃度:CA=CM(1-XJ=022(1-0U822D=0M9MkI，T(2)單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器向大氣散出的熱量：0=0而皿X-凡此=OASx1050x2.94(309-298)+(-209xl(^)0.308x022(1-&822Q(k75

H2COCHCH3+ Th^cohchohch2該反應(yīng)對(duì)環(huán)氧丙烷為一級(jí)，反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于0.98h%原料液中環(huán)氧丙烷的濃度為2.lkmol/m3,環(huán)氧丙烷的最終轉(zhuǎn)化率為90%0(1)若采用間歇操作，輔助時(shí)間為0.65h,則丙二醇-L2的日產(chǎn)量是多少？(2)有人建議改在定態(tài)下連續(xù)操作，其