化學(xué)反應(yīng)工程作業(yè)習(xí)題六

1習(xí)題六——解答浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院2P6-6A對(duì)于下列氣相反應(yīng)B為主產(chǎn)物，X、Y為副產(chǎn)物，且分離成本較高。反應(yīng)速率常數(shù)為27℃時(shí)的數(shù)值。反應(yīng)在CSTR內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)溫度為27℃，壓力為4atm，A以10L/min的體積流率進(jìn)入反應(yīng)器。345（2）當(dāng)A的轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，反應(yīng)器的體積為多少？6(3)反應(yīng)器出口A，B，X，Y的濃度是多少？7(4)如果A的轉(zhuǎn)化率為90%，反應(yīng)器體積為多少？8（5）設(shè)E1=20000cal/mol，E2=10000cal/mol，E3=30000cal/mol。對(duì)于停留時(shí)間為10min，A的進(jìn)料濃度0.1mol/L的CSTR反應(yīng)器，你認(rèn)為應(yīng)該在什么溫度下操作更好？P6-11CSTR中進(jìn)行的液相反應(yīng)，溫度325K反應(yīng)器濃度：(1)計(jì)算r1A，r2A，r3A(2)計(jì)算r1B，r2B，

r3B(3)計(jì)算r1C，r2C，

r3C(4)計(jì)算r1D，r2D，

r3D(5)計(jì)算r1E，r2E，

r3E(6)計(jì)算A、B、C、D、E的凈生成速率(7)進(jìn)料體積流量為100L/min，A的濃度為3mol/L時(shí)，計(jì)算CSTR體積P6-13等溫液相反應(yīng)在50L的PFR中進(jìn)行已知：反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(1)做出各組分濃度和A的轉(zhuǎn)化率隨50LPFR反應(yīng)器長度（或體積）的變化關(guān)系曲線d(CA)/d(V)=rA/v0d(CB)/d(V)=rB/v0d(CC)/d(V)=rC/v0d(CD)/d(V)=rD/v0d(CE)/d(V)=rE/v0d(CF)/d(V)=rF/v0d(XA)/d(V)=-rA/FA0rA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=1.5CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0XA(0)=0V(0)=0V(f)=50(2)確定50LCSTR反應(yīng)器出口濃度及轉(zhuǎn)化率f(CA)=rA*V/v0-CA+CA0f(CB)=rB*V/v0-CB+CB0f(CC)=rC*V/v0-CC+CC0f(CD)=rD*V/v0-CD+CD0f(CE)=rE*V/v0-CE+CE0f(CF)=rF*V/v0-CF+CF0f(XA)=-rA*V/FA0-XArA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10FA0=15kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA0=1.5CB0=2CC0=0CD0=0CE0=0CF0=0V=50CA(0)=0.75CB(0)=1CC(0)=0.5CD(0)=0.5CE(0)=0.5CF(0)=0.5XA(0)=0.5CalculatedvaluesofNLEvariables

VariableValuef(x)InitialGuess1CA0.6083162-1.155E-140.752CB0.7927325-9.931E-121.3CC0.1126657-1.977E-110.54CD0.45352789.898E-120.55CE0.1379442-1.943E-160.56CF0.25156499.892E-120.57XA0.59445597.883E-150.5

(3)若反應(yīng)在含有40L液體的間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，做出各組分濃度及轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線。考慮兩種情況：A注入B中；B注入A中。比較兩種情況的不同之處。d(CA)/d(t)=rA+v0*(CA0-CA)/Vd(CB)/d(t)=rB-v0*CB/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(v0*CA0*t)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=0CB(0)=2CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0t(0)=1.0e-6t(f)=100d(CA)/d(t)=rA-v0*CA/Vd(CB)/d(t)=rB+v0*(CB0-CB)/Vd(CC)/d(t)=rC-v0*CC/Vd(CD)/d(t)=rD-v0*CD/Vd(CE)/d(t)=rE-v0*CE/Vd(CF)/d(t)=rF-v0*CF/VXA=1-V*CA/(V0*CA0)V=V0+v0*trA=-kD1*CA*CB^2-3*kE2*CA*CDrB=-2*kD1*CA*CB^2-kF3*CB*CC^2rC=kD1*CA*CB^2+kE2*CA*CD-2*kF3*CB*CC^2rD=kD1*CA*CB^2-2*kE2*CA*CD+kF3*CB*CC^2rE=kE2*CA*CDrF=kF3*CB*CC^2v0=10V0=40CA0=1.5CB0=2kD1=0.25kE2=0.1kF3=5CA(0)=1.5CB(0)=0CC(0)=0CD(0)=0CE(0)=0CF(0)=0t(0)=0t(f)=100(4)改變進(jìn)入PFR中的B與A的比例(1<ΘB<10)，結(jié)果如何？

CA0.5249CB0.2571CC0.1204CD0.4299CE0.1621CF0.2653XA0.6501CA0.0832CB0.6068CC0.0683CD1.1256CE0.1592CF0.5150XA0.9445CA1.e-10CB3.9065CC0.0060CD2.1155CE0.0219CF0.7252XA1.0CA7.2e-72CB11.276CC0.0018CD2.2276CE0.0036CF0.7455XA1.035P6-18B肯塔基9號(hào)煤的液化反應(yīng)在懸浮反應(yīng)器中進(jìn)行，煤顆粒小于200目，溶解在400℃加氫飽和的回?zé)捰椭?250℃之前的減壓餾分)，反應(yīng)順序：所有反應(yīng)均為一級(jí)反應(yīng)。計(jì)算下列反應(yīng)器中各組分的摩爾流量隨停留時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。煤(C)k1預(yù)瀝青質(zhì)(P)瀝青質(zhì)(A)油(O)k5k3k4k236（1）PFR反應(yīng)器。（2）3m3的CSTR反應(yīng)器。已知：煤