题目
5.在全混流反应器中进行醋酐水解反应,进入反应器的醋酐浓度 _({A)_(1)}=0.3kmolcdot (m)^-3,-|||-要求转化率 overline (x)A=70% (以进料为基准),进料体积流量 _(v)=0.02(m)^3cdot (m)^-1, 如果加入大-|||-量的水,则水解反应可视为一级反应, -rA=kCA, =0.38min-1, 试求:-|||-(1)如果采用全混流反应器,达到上述转化率时,反应器体积为多少?-|||-(2)如果将上述反应过程放在活塞流反应器中进行,则反应体积又为多少?
题目解答
答案
解析
步骤 1：全混流反应器中的转化率与时间关系
全混流反应器中，对于一级反应，转化率 $\overline{x}_A$ 与时间 $\overline{t}$ 的关系为：
$$
\overline{t} = \frac{1}{k} \frac{\overline{x}_A}{1 - \overline{x}_A}
$$
其中，$k$ 是反应速率常数，$\overline{x}_A$ 是转化率。将已知的 $k=0.38\ min^{-1}$ 和 $\overline{x}_A=70\%$ 代入上式，计算出 $\overline{t}$。
步骤 2：计算全混流反应器的有效体积
全混流反应器的有效体积 $V$ 可以通过进料体积流量 $q_v$ 和时间 $\overline{t}$ 计算得出：
$$
V = q_v \cdot \overline{t}
$$
将已知的 $q_v=0.02\ m^3\cdot min^{-1}$ 和步骤 1 中计算出的 $\overline{t}$ 代入上式，计算出 $V$。
步骤 3：活塞流反应器中的转化率与时间关系
活塞流反应器中，对于一级反应，转化率 $\overline{x}_A$ 与时间 $\overline{t}$ 的关系为：
$$
\overline{t} = \frac{1}{k} \ln \frac{1}{1 - \overline{x}_A}
$$
将已知的 $k=0.38\ min^{-1}$ 和 $\overline{x}_A=70\%$ 代入上式，计算出 $\overline{t}$。
步骤 4：计算活塞流反应器的有效体积
活塞流反应器的有效体积 $V$ 可以通过进料体积流量 $q_v$ 和时间 $\overline{t}$ 计算得出：
$$
V = q_v \cdot \overline{t}
$$
将已知的 $q_v=0.02\ m^3\cdot min^{-1}$ 和步骤 3 中计算出的 $\overline{t}$ 代入上式，计算出 $V$。
全混流反应器中，对于一级反应，转化率 $\overline{x}_A$ 与时间 $\overline{t}$ 的关系为：
$$
\overline{t} = \frac{1}{k} \frac{\overline{x}_A}{1 - \overline{x}_A}
$$
其中，$k$ 是反应速率常数，$\overline{x}_A$ 是转化率。将已知的 $k=0.38\ min^{-1}$ 和 $\overline{x}_A=70\%$ 代入上式，计算出 $\overline{t}$。
步骤 2：计算全混流反应器的有效体积
全混流反应器的有效体积 $V$ 可以通过进料体积流量 $q_v$ 和时间 $\overline{t}$ 计算得出：
$$
V = q_v \cdot \overline{t}
$$
将已知的 $q_v=0.02\ m^3\cdot min^{-1}$ 和步骤 1 中计算出的 $\overline{t}$ 代入上式，计算出 $V$。
步骤 3：活塞流反应器中的转化率与时间关系
活塞流反应器中，对于一级反应，转化率 $\overline{x}_A$ 与时间 $\overline{t}$ 的关系为：
$$
\overline{t} = \frac{1}{k} \ln \frac{1}{1 - \overline{x}_A}
$$
将已知的 $k=0.38\ min^{-1}$ 和 $\overline{x}_A=70\%$ 代入上式，计算出 $\overline{t}$。
步骤 4：计算活塞流反应器的有效体积
活塞流反应器的有效体积 $V$ 可以通过进料体积流量 $q_v$ 和时间 $\overline{t}$ 计算得出：
$$
V = q_v \cdot \overline{t}
$$
将已知的 $q_v=0.02\ m^3\cdot min^{-1}$ 和步骤 3 中计算出的 $\overline{t}$ 代入上式，计算出 $V$。