聚合物反應(yīng)設(shè)備大題

51.某廠生產(chǎn)醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾比在70°C用間歇釜并以H2SO424作催化劑進行縮聚反應(yīng)而生產(chǎn)的，實驗測得反應(yīng)動力學(xué)方程為：一r=kc2 kmol-m-3min-1AAk=1.97x10-3 m3kmol-imin-1c=4kmol.m-3A0若每天處理2400kg己二酸，每批操作輔助生產(chǎn)時間為1h,反應(yīng)器裝填系數(shù)為0.75,求：轉(zhuǎn)化率分別為xA=0.5,0.6,0.8,0.9時，所需反應(yīng)時間為多少?A求轉(zhuǎn)化率為0.8,0.9時,所需反應(yīng)器體積為多少?解：(1)達到要求的轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時間為：trtr=cJxAf

Aoodx xtrtr=cJxAf

Aoodx x dx—=c Af A—I-r丿aoo kc2VL-x力A A0AkcA0xAf-x(0.5丿x丄=2.10h1.97x10-3x4 (1—0.5丿60x=0.5Ax=0.6t=3.18hArx=0.8t=8.5hArx=0.9t=19.0hAr2)反應(yīng)器體積的計算x=0.8時：tt=tr+t'=8.5+1=9.5hA每小時己二酸進料量九，己二酸相對分子質(zhì)量為146,則有:2400F= =0.684 kmol-h-1A024x146處理體積為：V F0.684O m3h1V=^^= =0.171 m3-h-10c4A0反應(yīng)器有效容積V'R：V'=Vt=0.171x9.5=1.63R0tT7f [/CO實際反應(yīng)器體積V：V=-R=忌=2.17 m3R申0.75AO=m3當(dāng)x=0.9時：t=19+1=20hAV'二0.171X20二3.42m3RV=3.42/0.75=4.56m3R2分)(1分(2分)(1分)(2分)文檔大全2-某二級液相反應(yīng)A+BTC,已知Cao=CbO,在間歇反應(yīng)器中達到x=0.99，需反應(yīng)的時間為10min,問：在全混流反應(yīng)器中進行時R應(yīng)為多少？m在兩個串聯(lián)全混流反應(yīng)器(反應(yīng)體積相等)中進行時，”又是多少?解：在間歇反應(yīng)器中，對二級反應(yīng)：x0.999.9k= = = Ct(1-x) 10C(1-0.99)CA0 A0 A0(1)在單個CSTR中xkC(1-x)2A0Vk=Ct(1-x)2A00.999900Ct(1(1)在單個CSTR中xkC(1-x)2A0Vk=Ct(1-x)2A00.999900Ct(1-0.99)2A0CtA0tm(1)=(2)則=1000min(2)兩個CSTR串聯(lián)V n[ R1 —0kC(1-x)2Ao A1CSTR-1:0A0A1A0VC(x-x0A0A2A1V=V=VR1R2RCSTR-2txA1=kC2(1-x)2VA1 R1)=kC2(1-x

A0)2VA2R2V-X-—RkC(1-X)2A2V A0 A20V―R2V0x-xA2 A1 kC(1-x)2Ao A2代入(3)-39.6V0V=2—r=2x39.6=79.2minV01.在二級理想混合反應(yīng)器中，己二酸與己二醇以等摩爾比，在70度下進行縮聚反應(yīng)，生產(chǎn)聚酯樹脂。第一級反應(yīng)器中己二酸的轉(zhuǎn)化率為60％；第二級中己二酸的轉(zhuǎn)化率為80％。計算多級理想混合反應(yīng)器的有效體積。1212已知：x=0.6,x=0.8,C=0.004kmol/l,k=1.97l/kmol?min12A0每天處理己二酸2400kg,即每小時處理100kg(24小時/天)，己二酸分子量MW=146,則每小時己二酸用量F=100/146=0.684kmol/h。A01?解：己二酸的濃度Co二0.004kmol/l，則反應(yīng)物平均每小時處理量V=F/C=0.684/0.004=171l/h=0.171m30A0A0“vx 0.171x0.6V=I二 二1.36m31kCQ-x)2 1.97x60x0.004x(1-0.6上A0 1第一級理想混合反應(yīng)器有效體積1.36m第一級理想混合反應(yīng)器有效體積1.36m33分)第二級反應(yīng)器：T第二級反應(yīng)器：T2VC-C C(x -x)—2二一A1 A2=—A0 A2 A1—rrA2 A2=kC2二kC2(1-x=kC2二kC2(1-x)2AA0VC(x-x)T= 2= 0 2 1■2v kC2(1-x)2002v(x-x)02 1-kC(1-x)2023分)0.171x(0.8-0.6)1.97x60x0.004x(1-0.8)2=1.81m3第二級理想混合反應(yīng)器有效體積1.81m3因此，對于二級串連理想混合反應(yīng)器而言,總有效體積為：V+V=1.36＋1.81=3.17m3 （2分）122.有一容積為12m3的反應(yīng)器，流體以0.8m3/min的流量流入，今以脈沖示蹤法注入鹽水，測得出口處的鹽水濃度如下：t,min05101520253035C(t),g/m303554210按表所列數(shù)據(jù)作E(t),F(t)曲線，并求T?和Q2T2.解若流體的體積流量為《則流入系統(tǒng)鹽的總量Q為：Q丄vC(t)At=v?△憶C(t)=0.8x5(3+5+5+4+2+1)=80g00E(t2(?=晉=°-04min0.07E(t2(?=晉=°-04min0.070.060.050.040.030.020.010.0035 400 5 10 15將計算得到的所有時間點的E(E列于表，并作圖得停留時間分布密度函數(shù)E(t):t,minC(t),g/m3E(t),min-1F(t) (20000.0750530.030.2000.0751050.050.2500.2751550.050.2250.5252040.050.1500.7502520.020.0750.9003010.010.0250.97535001.000分)表中第四列數(shù)據(jù)可由E(t)曲線下的面積求得，第五列F⑴E(t)dt (20數(shù)據(jù)由下式求得,如:分)數(shù)據(jù)由下式求得,如:F(t) =J*5E(t)dt+J*10E(t)dt+J*15E(t)1=15 0 5 101分)二0.075+0.200+0.250二0.5251分)0.0051015t,2m0in25 303540將第五列數(shù)據(jù)對0.0051015t,2m0in25 303540工tE(t)=3工E(t)=0.2mint工12E(t)=54.5min

TOC\o"1-5"\h\z工tE(t) 3t= = =15min乙E(t) 0.2工12E(t) 54.5=47.5minO2= —T2= =47.5mint 乙E(t) 0.247.515"47.515"=0.211O2O2=―t-T2

1?工廠采用間歇反應(yīng)器以硫酸為催化劑使已二酸與已二醇以等摩爾比在70°C下進行縮聚反應(yīng)生產(chǎn)醇酸樹脂，實驗測得該反應(yīng)的速率方程式為：（-rA）二kCACBA AB式中：（-rA） 以已二酸組分計的反應(yīng)速率，kmol.L-i.min-iAk 反應(yīng)速率常數(shù)，i.97L.kmol-i.min-iCA、CB 分別為已二酸和已二醇的濃度，kmol.L-iABC、C均為0.004kmol.L-iA0B0求：（1）已二酸的轉(zhuǎn)化率分別為xA=0.5、0.6、0.8所需的反應(yīng)時間分別為多少？A若每天處理已二酸2400kg，轉(zhuǎn)化率為80%，每批操作的輔助時間為1小時，試計算確定反應(yīng)器的體積大小。（2）若在PFR反應(yīng)器中，轉(zhuǎn)化率為80%，操作條件和產(chǎn)量與間歇反應(yīng)器條件一樣，試計算PFR反應(yīng)器的有效容積。（3）若在CSTR反應(yīng)器中，轉(zhuǎn)化率為80%，操作條件和產(chǎn)量與間歇反應(yīng)器條件一樣，試計算CSTR反應(yīng)器的有效容積。1.解：求達到一定的轉(zhuǎn)化率所需時間：計量方程式中，—=1A.B的初始濃度相同，則反應(yīng)動力學(xué)方程可寫為：（器的有效容積。1.解：求達到一定的轉(zhuǎn)化率所需時間：計量方程式中，—=1A.B的初始濃度相同，則反應(yīng)動力學(xué)方程可寫為：（VB由于反應(yīng)為液相等溫過程-rA)=kc2A計算結(jié)果x=0.5Ax=0.6Ax=0.8A反應(yīng)器體積的計算V=v(t+t)TT 0故可按恒容處理，可將已知數(shù)據(jù)代入操作方程求解：x A—、1一x丿A1t=kcA0t=2.10ht=3.18ht=8.47hFv=A0TCA0F=2400/(24*146)=0.685kmol/hA0v=0.685/0.004=171L/hF=2400/(24*146)=0.685kmol/hA0v=0.685/0.004=171L/hT生產(chǎn)周期二反應(yīng)時間+輔助時間二t反應(yīng)有效體積：V=v(t+t)=171*9.47=1619L平推流反應(yīng)器V=TvT+t=8.47+1=9.47h0/.T二0xdxxdx1x=cAA=cA A = A—A00r A00kc21一x2kc1一xA A0 A A0 A0.8=508min=8.47h1.97x0.0041-0.8V=vxt=171x8.47=1448L=1.45m3T

全混流反應(yīng)器VxT= = A—ukc(1-x)2T A0 A“vx 171x0.8kc(1-x)2 1.97x60x0.004x(1-0.8/間歇反應(yīng)器達到80%的轉(zhuǎn)化率，V=1.63m3平推流反應(yīng)器達到80%的轉(zhuǎn)化率，V=1.45m3=7234L=7.234m3=7234L=7.234m33分）2.計算六葉圓盤直葉透平渦輪的功率消耗。已知葉輪直徑為1m,葉輪直徑：葉片長度：葉片寬度=20：5：4,葉輪葉片數(shù)6,4塊0.1T擋板；轉(zhuǎn)速為60r?min-i,容器直徑D為3m,其中液體比重1200kg/m3，粘度為60X10-3Pa-s,液面高度為3m3mR35-13具方不同形犬葉輪的攪掙器的關(guān)茶1—三葉推進器式;S/Q—2無攔5板孑N—三葉扯進器我S/Q=工4塊0?1丁撈板，3—三葉后掠式《上翹〉T7Q=：1?刀/刀亠6無擔(dān)板；4—三葉后掠式《上題〉3VQ=1?5J5/Q=62塊摘形拐板$ 5—^葉131盤宜葉透平Q：工：E=2X6：4無攔板汕一六葉ffifl盤直葉透平Q,乙：Dk2O，"44塊O?XN、扌當(dāng)振）7—六葉回盤彎葉透平4塊0?丄7培

板'3—開城斜葉（:折葉〉六葉透乎E/Qi/845。4塊O?】Z舲板？9-JF敵平直六葉透平￡/Z>—1/8

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