题目
在一反应体积为3msup3;的CSTR中等温进行下列液相反应： +Barrow P _(p)=1.6(C)_(4) . (m)^3h-|||-2A→Q _(Q)=0.2(C)_(4)^2 . /(m)^3h-|||-rp及r0分 别为产物P和Q的生成速率,P为目的产物。反应用的原料为A和B的混合液,其中-|||-_(AO)=2kmo(V)_(m)^3, 每小时处理混合液6m^3。求:反应器出口A,P,Q的浓度,P的收率及总选择性。
在一反应体积为3msup3;的CSTR中等温进行下列液相反应： 
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定反应速率方程
根据题目，反应速率方程为：
- 生成P的速率：${r}_{p}=1.6{C}_{A}$
- 生成Q的速率：${r}_{Q}=0.2{C}_{A}^{2}$
步骤 2：计算反应器出口A的浓度
反应器体积为3m^3，每小时处理混合液6m^3，因此停留时间为0.5小时。反应器出口A的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$(-{R}_{A})={r}_{p}+{r}_{Q}$
$z=\dfrac {{U}_{1}}{{Q}_{0}}=\dfrac {{C}_{40}-{C}_{4}}{(-{R}_{4})}=\dfrac {{C}_{40}-{C}_{4}}{1.6{C}_{4}+0.4{C}_{4}^{2}}$
代入${C}_{AO}=2kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$。
步骤 3：计算反应器出口P的浓度
反应器出口P的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$z=\dfrac {{V}_{1}}{{Q}_{0}}=\dfrac {{C}_{P}}{{R}_{P}}=\dfrac {{C}_{P}}{1.6{C}_{4}}=\dfrac {{C}_{P}}{1.6\times 1}=316{h}^{-1}$
代入${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{p}=0.8kmol/{m}^{3}$。
步骤 4：计算反应器出口Q的浓度
反应器出口Q的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$Co Cp v=Q0 Re = ,2 0.2×1^2 =3/6h^(-1)$
代入${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{Q}=0.1kmol/{m}^{3}$。
步骤 5：计算P的收率
P的收率可以通过以下公式计算：
${Y}_{P}=\dfrac {{C}_{P}}{{C}_{AO}}=0.4$
步骤 6：计算总选择性
总选择性可以通过以下公式计算：
${S}_{p}=\dfrac {{Y}_{P}}{{X}_{A}}=0.8$
根据题目，反应速率方程为：
- 生成P的速率：${r}_{p}=1.6{C}_{A}$
- 生成Q的速率：${r}_{Q}=0.2{C}_{A}^{2}$
步骤 2：计算反应器出口A的浓度
反应器体积为3m^3，每小时处理混合液6m^3，因此停留时间为0.5小时。反应器出口A的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$(-{R}_{A})={r}_{p}+{r}_{Q}$
$z=\dfrac {{U}_{1}}{{Q}_{0}}=\dfrac {{C}_{40}-{C}_{4}}{(-{R}_{4})}=\dfrac {{C}_{40}-{C}_{4}}{1.6{C}_{4}+0.4{C}_{4}^{2}}$
代入${C}_{AO}=2kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$。
步骤 3：计算反应器出口P的浓度
反应器出口P的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$z=\dfrac {{V}_{1}}{{Q}_{0}}=\dfrac {{C}_{P}}{{R}_{P}}=\dfrac {{C}_{P}}{1.6{C}_{4}}=\dfrac {{C}_{P}}{1.6\times 1}=316{h}^{-1}$
代入${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{p}=0.8kmol/{m}^{3}$。
步骤 4：计算反应器出口Q的浓度
反应器出口Q的浓度可以通过物料平衡方程计算：
$Co Cp v=Q0 Re = ,2 0.2×1^2 =3/6h^(-1)$
代入${C}_{4}=1kmol/{m}^{3}$，解得${C}_{Q}=0.1kmol/{m}^{3}$。
步骤 5：计算P的收率
P的收率可以通过以下公式计算：
${Y}_{P}=\dfrac {{C}_{P}}{{C}_{AO}}=0.4$
步骤 6：计算总选择性
总选择性可以通过以下公式计算：
${S}_{p}=\dfrac {{Y}_{P}}{{X}_{A}}=0.8$