化學(xué)反應(yīng)工程作業(yè)習(xí)題八

2024/11/51習(xí)題八浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院劉華彥2024/11/52P8-5A不可逆有機(jī)液相基元反應(yīng)A+B→C，在流動(dòng)反應(yīng)器中絕熱進(jìn)行。A和B在27℃時(shí)等摩爾進(jìn)料，且體積流率為2L/s。（1）計(jì)算達(dá)到85%轉(zhuǎn)化率時(shí)必需的PFR和CSTR反應(yīng)器體積。（2）完全轉(zhuǎn)化時(shí)最高的入口溫度為多少時(shí)才不至于超過(guò)液體的沸點(diǎn)（550K）？（3）繪出作為PFR反應(yīng)器體積函數(shù)的轉(zhuǎn)化率和溫度變化圖（即距反應(yīng)器入口的距離）2024/11/53（4）計(jì)算在一個(gè)體積為500L的CSTR反應(yīng)器中和在兩個(gè)串聯(lián)的250L的CSTR反應(yīng)器中可達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。（5）在1000<E<3000(cal/mol)之間改變活化能，在2000<|ΔHRX|<25000(cal/mol)之間改變反應(yīng)熱，研究對(duì)PFR反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率分布的影響。（6）討論失控反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用。如果在Ta=300K時(shí)κ=3，你將用什么樣的Tc值以防止失控？2024/11/54（7）你認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題的要點(diǎn)是什么？（8）對(duì)這個(gè)反應(yīng)，問(wèn)另外一個(gè)問(wèn)題或建議另一種計(jì)算。2024/11/55（1）計(jì)算達(dá)到85%轉(zhuǎn)化率時(shí)必需的PFR和CSTR反應(yīng)器體積2024/11/562024/11/572024/11/58（2）完全轉(zhuǎn)化時(shí)最高的入口溫度為多少時(shí)才不至于超過(guò)液體的沸點(diǎn)（550K）？（3）繪出作為PFR反應(yīng)器體積函數(shù)的轉(zhuǎn)化率和溫度變化圖（即距反應(yīng)器入口的距離）2024/11/59（4）計(jì)算在一個(gè)體積為500L的CSTR反應(yīng)器中和在兩個(gè)串聯(lián)的250L的CSTR反應(yīng)器中可達(dá)到的轉(zhuǎn)化率2024/11/5102024/11/511（6）討論失控反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用。如果在Ta=300K時(shí)κ=3，你將用什么樣的Tc值以防止失控？2024/11/512P8-6不可逆氣相基元反應(yīng)A→B+C在裝填有催化劑的PFR反應(yīng)器中絕熱進(jìn)行。純A組分以20L/s的體積流率，在壓力為10atm且溫度為450K條件下進(jìn)入反應(yīng)器。2024/11/513（1）繪出轉(zhuǎn)化率和溫度沿活塞流反應(yīng)器直至達(dá)到80%的轉(zhuǎn)化率（如果可能）的變化圖。（PFR反應(yīng)器催化劑最大裝填量為50kg）。假設(shè)Δp=0.0。2024/11/5142024/11/515d(X)/d(m)=rA/FA0T=450+500*XrA=k*CACA=CA0*(1-X)/(1+X)*450/Tk=0.133*exp(3776.8*(1/450-1/T))CA0=0.271FA0=5.42m(0)=0m(f)=50X(0)=0要求解的方程參數(shù)計(jì)算方法邊界條件或初始值2024/11/516CalculatedvaluesofDEQvariables

VariableInitialvalueMinimalvalueMaximalvalueFinalvalue1m0050.50.2X000.90611830.90611833T450.450.903.0591903.05914CA00.2710.2710.2710.2715CA0.2710.00665120.2710.00665126k0.1330.1338.9643348.9643347rA0.0360430.0360430.1567230.05962328FA05.425.425.425.42

2024/11/5172024/11/518（2）在CSTR反應(yīng)器中要達(dá)到80%的轉(zhuǎn)化率必須的催化劑質(zhì)量為多少？2024/11/5192024/11/520P8-13A在串聯(lián)的帶有級(jí)間冷卻的多級(jí)填充床反應(yīng)器中進(jìn)行A+B=C+D求其絕熱平衡轉(zhuǎn)化率反應(yīng)物料可以被冷卻到的最低溫度為27℃。A和B等摩爾進(jìn)料并每個(gè)反應(yīng)器中的催化劑質(zhì)量足以使其達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率的99.9%。進(jìn)料溫度為27且反應(yīng)絕熱進(jìn)行。如果有4個(gè)反應(yīng)器和3個(gè)冷卻器可供利用，可以達(dá)到多高的轉(zhuǎn)化率？已知：2024/11/5212024/11/5222024/11/523對(duì)于300K進(jìn)料溫度，絕熱平衡溫度為474.3K，相應(yīng)的絕熱平衡轉(zhuǎn)化率為0.2904可采用Polymath求解2024/11/5242024/11/5252024/11/5262024/11/527P8-22A在CSTR反應(yīng)器中進(jìn)行可逆基元反應(yīng)A?B在同一圖上繪出發(fā)熱曲線(xiàn)和移熱曲線(xiàn)(1)存在多少個(gè)多定態(tài)？