在一定的反应温度下A发生下述平行反应:K1 →R K1 →RK1 →R K1 →R其中R是主产物,S是副产物。反应原料为纯的反应物A,其初始浓度为10kmol/m3。在反应器出口A的转化率为80%。反应在连续搅拌釜中进行时,A转化为R的选择性、R的收率以及反应物的停留时间。

步骤 1：确定反应速率方程
根据题目给出的反应速率方程，我们有：
${r}_{1}=2.0{C}_{A}(kmol/{m}^{3}\cdot h)$
${r}_{2}=0.2{C}_{A}^{2}(kmol/{m}^{3}\cdot h)$
步骤 2：计算反应物A的转化率
反应物A的转化率为80%，即${x}_{A}=0.8$，因此反应物A的浓度变化为：
${C}_{A}={C}_{A0}(1-{x}_{A})=10(1-0.8)=2kmol/{m}^{3}$
步骤 3：计算产物R和S的浓度
根据反应速率方程，我们可以计算产物R和S的浓度：
${C}_{R}={C}_{A0}{x}_{A}-\dfrac {({C}_{A0}-{C}_{A})0.2{C}_{A}^{2}}{2{C}_{A}+0.4{C}_{A}^{2}}=10\times 0.8-\dfrac {(10-2)\times 0.2\times 2^{2}}{2\times 2+0.4\times 2^{2}}=5.71kmol/{m}^{3}$
${C}_{S}=\dfrac {({C}_{A0}-{C}_{A})0.2{C}_{A}^{2}}{2{C}_{A}+0.4{C}_{A}^{2}}=\dfrac {(10-2)\times 0.2\times 2^{2}}{2\times 2+0.4\times 2^{2}}=1.15kmol/{m}^{3}$
步骤 4：计算A转化为R的选择性和R的收率
A转化为R的选择性为：
${S}_{R}=\dfrac {{C}_{R}}{{C}_{S}}=\dfrac {5.71}{1.15}=4.965$
R的收率为：
${\varphi }_{R}=\dfrac {{C}_{R}}{{C}_{A0}{x}_{A}}=\dfrac {5.71}{10\times 0.8}=0.714$
步骤 5：计算反应物的停留时间
反应物的停留时间为：
$t=\dfrac {{C}_{R}-{C}_{R0}}{r}=\dfrac {5.71}{2\times 2}=1.43h$