题目
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1,2-丙二醇:H2COCHCH3+H2O→H2COHCHOHCH3该反应对环氧丙烷为1级,对水为0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1,2-丙二醇的日产量是多少?(2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则1,2-丙二醇的日产量又是多少?(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同?
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1,2-丙二醇:
H2COCHCH3+H2O→H2COHCHOHCH3
该反应对环氧丙烷为1级,对水为0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1,2-丙二醇的日产量是多少?
(2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则1,2-丙二醇的日产量又是多少?
(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同?
题目解答
答案
解:Vr=1m3,rA=kCA,k=0.98h-1,CA0=2.1kmol/L,XA=0.9
一级不可逆反应:
t=-1kln1-XAf=-10.98ln1-0.9=2.35h
Vr=Q(t+t)= Q(2.35+0.65)=1
Q=1/3m3/h
丙二醇的浓度=CA0XA=2.1×0.9=1.89kmol/m3
丙二醇的产量= Q CA0XAf=1.89×1/3=0.63kmol/h=15.15kmol/日
(2)采用定态下连续操作
Vr=Q0XAfk(1-XAf)=Q0×0.90.98(1-0.9)=1
所以Q=0.109m3/h
丙二醇的产量=0.109×1.89=0.2058kmol/h=4.939kmol/日
(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作,反应速率慢,故产量低。