釜式反应器3。1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应:(H)_(3)COO(C)_(2)(H)_(5)+NaOHarrow C(H)_(3)COONa+(C)_(2)(H)_(5)OH该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l,反应速率常数等于5。6l/mol。min.要求最终转化率达到95%。试问:(1)(1) 当反应器的反应体积为1m3时,需要多长的反应时间?(2)(2) 若反应器的反应体积为2m3，,所需的反应时间又是多少?

故可用作法求此串联三釜最终转化率。第三釜出口丙酸钠的转化率为:X=0.787。

3.20 根据习题3。8所规定的反应和数据,在单个全混流反应器中转化率为98。9%,如果再有一个相同大小的反应釜进行串联或并联,要求达到同样的转化率时,生产能力各增加多少?

:(1)二个300 l全混串联釜,X=0.989,

(1)

(2)

得:X=0.8951

代入(1)式求出此系统的体积流量:

3.8题中已算出。因为最终转化率相同,故生产能力增加168.7/16。02=10。53倍.

(2)二个300l釜并联,在最终转化率相同时,Q增加一倍,生产能力也增加一倍.

3.21 在反应体积为0。75 m的全混流反应器中进行醋酐水反应,进料体积流量为0。05 m/min,醋酐浓度为0。22kmol/ m,温度为25℃,出料温度为36℃,该反应为一级不可逆放热反应,反应热效应等于—209kJ/mol,反应速率常数与温度的关系如下:

k=1.8×103 exp(-5526/T),min3

反应物料的密度为常数,等于1050kg/ m—7,热容可按2。94kJ/kg。℃计算。该反应器没有安装换热器,仅通过反应器壁向大气散热。试计算:

(1)(1)           反应器出口物料中醋酐的浓度;

(2)(2)           单位时间内反应器向大气散出的热量.

:

(1)(1)   求转化率:

得:X=0.8221

反应器出口物料中醋酐浓度:

(2)单位时间内反应器向大气散出的热量:

3.22 在反应体积为1 m的釜式反应器中,环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇—1,2:

该反应对环氧丙烷为一级,反应温度下反应速率常数等于0。98h,原料液中环氧丙烷的浓度为2。1kmol/m,环氧丙烷的最终转化率为90%。

(1)若采用间歇操作,辅助时间为0。65h,则丙二醇—1,2的日产量是多少?

(2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则丙二醇—1,2的日产量又是多少?

(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同?

:

(1)(1)   一级不可逆反应:

所以Q=0。109m/h

丙二醇的浓度=

丙二醇的产量=

(2) 采用定态下连续操作

所以Q=0。109m/h

丙二醇的产量=

(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作,反映速率慢,故产量低.

3.23 根据习题3.11所规定的反应和数据,并假定反应过程中溶液密度恒定且等于1。02g/cm,平均热容为4。186kJ/kg.K,忽略反应热随温度的变化,且为-2231kJ/kg乌洛托品,反应物料入口温度为25℃。问:

(1)(1)   绝热温升是多少?若采用绝热操作能否使转化率达到80%?操作温度为多少?

(2)(2)   在100℃下等温操作,换热速率为多少?

:

(1)绝热升温:

由物料衡算式(见3。11答):

由热量衡算式得:T=298+37。13X.

联立求可得:XA=0。8578>0.8,T=329。9K

可见,绝热操作时转化率可以达到80%。

(2)T=298K,在T=373K下等温操作,由物料衡算式可求出转化率:

所以有:X=0.9052

由(3。87)式可得物系与环境交换的热量:

由上式知T〉T,说明应向反应器供热。

3.24 某车间采用连续釜式反应器进行已二酸和已二醇的缩聚反应,以生产醇酸树酯。在正常操作条件下(反应速度,进出口流量等),已二酸的转化率可达80%。某班从分知,转化率下降到70%,检查发现釜底料液出口法兰处漏料,经抢修后,温度流量均保持正常操作条件.但转化率仍不能提高,试分其原因。如何使转化率提高到80%?

:根据上述情况,可能是反应器的搅拌系统有些问题,导致反应器内部存在死区或部分物料走了短路,这些均可导致反应器的效率降低,从而使转化率下降.