在反应体积为1m3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： _(2)COCHC(H)_(3)+(H)_(2)Oarrow (H)_(2)COHCHOHC(H)_(3) 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-1，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3,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？

考查要点：本题主要考察一级不可逆反应在间歇反应器和连续反应器中的处理，涉及反应动力学、反应时间计算及生产量比较。

解题核心思路：

1. 间歇操作：根据一级反应动力学公式计算反应时间，结合辅助时间得到总时间，进而计算日产量。
2. 连续操作：利用连续反应器的转化率公式确定流量，计算单位时间产量并扩展至日产量。
3. 比较分析：从反应浓度变化对反应速率的影响角度解释两种操作方式的产量差异。

破题关键点：

• 间歇反应器：正确应用一级反应的反应时间公式 $t = \dfrac{1}{k} \ln \dfrac{1}{1-X}$。
• 连续反应器：正确关联转化率与流量的关系，注意连续操作中反应物浓度始终较低。

（1）间歇操作的日产量计算

计算反应时间

根据一级反应公式：
$t = \dfrac{1}{k} \ln \dfrac{1}{1-X} = \dfrac{1}{0.98} \ln \dfrac{1}{1-0.9} = 2.35 \, \text{h}$

总时间与批次计算

总时间包含反应时间与辅助时间：
$t_{\text{总}} = 2.35 + 0.65 = 3 \, \text{h}$
每天可进行的批次为：
$\text{批次} = \dfrac{24}{3} = 8 \, \text{批}$

计算产量

每批产量为：
$\text{产量} = C_{A0} \cdot X \cdot V_r = 2.1 \cdot 0.9 \cdot 1 = 1.89 \, \text{kmol/批}$
日产量为：
$1.89 \cdot 8 = 15.12 \, \text{kmol/日}$

（2）连续操作的日产量计算

确定流量 $Q_0$

根据连续反应器转化率公式：
$Q_0 = \dfrac{k \cdot V_r \cdot X}{1 - X} = \dfrac{0.98 \cdot 1 \cdot 0.9}{1 - 0.9} = 8.82 \, \text{m}^3/\text{h}$

计算单位时间产量

单位时间产量为：
$\text{产量} = Q_0 \cdot C_{A0} \cdot X = 8.82 \cdot 2.1 \cdot 0.9 = 16.7 \, \text{kmol/h}$
日产量为：
$16.7 \cdot 24 = 400.8 \, \text{kmol/日}$

（3）产量差异分析

关键原因：

• 间歇操作：反应过程中反应物浓度逐渐降低，但可通过多次批次充分利用反应器，总时间包含反应与辅助时间。
• 连续操作：反应物浓度始终较低，导致平均反应速率下降，且需维持定态运行，处理量受限，最终产量较低。