题目
4.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70℃用间歇反应器以-|||-H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的,实验测得反应动力学方程为:-|||-(-(I)_(A))=(k{CA)_(A)}^2-|||-=1.97times (10)^-3(m)^3kkmol.min-|||-_(AO)=4kmol/(m)^3-|||-若每天处理2400kg已二酸,每批操作辅助生产时间为1h,反应器装填系数为-|||-0.75,求:-|||-(1).转化率为0.8,0.9时,所需反应时间为多少?-|||-(2).求转化率为0.8时所需反应器体积为多少?并进行圆整?-|||-(已知己二酸的分子量 M=146 )
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算己二酸的摩尔流量
己二酸的摩尔流量可以通过其质量流量和分子量计算得到。每天处理2400kg己二酸，分子量为146g/mol，因此摩尔流量为：
$$
F_{A0} = \frac{2400 \times 10^3 \text{ g/day}}{146 \text{ g/mol}} = \frac{2400 \times 10^3}{146} \text{ kmol/day}
$$
步骤 2：计算反应器的体积流量
反应器的体积流量可以通过摩尔流量和初始浓度计算得到。初始浓度为4 kmol/m³，因此体积流量为：
$$
r_n = \frac{F_{A0}}{C_{A0}} = \frac{2400 \times 10^3 / 146}{4} \text{ m³/day}
$$
步骤 3：计算反应时间
反应时间可以通过反应动力学方程计算得到。反应动力学方程为：
$$
(-r_A) = kC_A^2
$$
其中，$k = 1.97 \times 10^{-3} \text{ m³/kmol.min}$，$C_{A0} = 4 \text{ kmol/m³}$。反应时间可以通过积分得到：
$$
t = \frac{1}{C_{A0}} \int_{1}^{1/(1-x)} \frac{dx}{k(1-x)^2}
$$
步骤 4：计算反应器体积
反应器体积可以通过反应时间、体积流量和装填系数计算得到。反应器体积为：
$$
V = V_0 t_1 = r_n t_1
$$
其中，$t_1 = t + t^1$，$t^1$为每批操作辅助生产时间，$V_0$为反应器的空体积，$\varphi$为反应器装填系数。
己二酸的摩尔流量可以通过其质量流量和分子量计算得到。每天处理2400kg己二酸，分子量为146g/mol，因此摩尔流量为：
$$
F_{A0} = \frac{2400 \times 10^3 \text{ g/day}}{146 \text{ g/mol}} = \frac{2400 \times 10^3}{146} \text{ kmol/day}
$$
步骤 2：计算反应器的体积流量
反应器的体积流量可以通过摩尔流量和初始浓度计算得到。初始浓度为4 kmol/m³，因此体积流量为：
$$
r_n = \frac{F_{A0}}{C_{A0}} = \frac{2400 \times 10^3 / 146}{4} \text{ m³/day}
$$
步骤 3：计算反应时间
反应时间可以通过反应动力学方程计算得到。反应动力学方程为：
$$
(-r_A) = kC_A^2
$$
其中，$k = 1.97 \times 10^{-3} \text{ m³/kmol.min}$，$C_{A0} = 4 \text{ kmol/m³}$。反应时间可以通过积分得到：
$$
t = \frac{1}{C_{A0}} \int_{1}^{1/(1-x)} \frac{dx}{k(1-x)^2}
$$
步骤 4：计算反应器体积
反应器体积可以通过反应时间、体积流量和装填系数计算得到。反应器体积为：
$$
V = V_0 t_1 = r_n t_1
$$
其中，$t_1 = t + t^1$，$t^1$为每批操作辅助生产时间，$V_0$为反应器的空体积，$\varphi$为反应器装填系数。