题目
某厂生产醇酸树脂是使己二醇和己二酸以等摩尔比在70 ℃用间歇釜并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的,实验测得该反应动力学方程为:-(r)_(A)=kcdot (C)_(A) (A)/(Lcdot min)-|||-k=1.97 /(kmolcdot min)-|||-_(AD)=0.004 . kmol/L若每天处理2400 kg己二酸,每批操作辅助生产时间为1h,反应器装填系数为0.75,求:(1)转化率分别为xA=0.5、0.6、0.8、0.9时,所需反应时间为多少?(2)求转化率为0.8、0.9时,所需反应器体积为多少?
某厂生产醇酸树脂是使己二醇和己二酸以等摩尔比在70 ℃用间歇釜并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的,实验测得该反应动力学方程为:
若每天处理2400 kg己二酸,每批操作辅助生产时间为1h,反应器装填系数为0.75,求:
(1)转化率分别为xA=0.5、0.6、0.8、0.9时,所需反应时间为多少?
(2)求转化率为0.8、0.9时,所需反应器体积为多少?
题目解答
答案
解:(1)达到所要求的转化率所需的反应时间为:
(2)反应器体积的计算
转化率为0.8时,反应时间为8.5 h,每批操作的非反应时间为1 h,每批总时间为1+8.5=9.5 h/批,则:
体积为V的反应器每天处理的体积量为:
可得下式:
,
考虑到装填系数,故实际反应器体积为:
解析
步骤 1：计算所需反应时间
根据题目给出的反应动力学方程 $-{r}_{A}=k\cdot {C}_{A}^{2}$，其中 $k=1.97$，${C}_{A0}=0.004$ kmol/L，可以计算出不同转化率时的反应时间。反应时间的计算公式为：
$t=\dfrac {1}{k{C}_{A0}}\cdot \dfrac {{x}_{A}}{1-{x}_{A}}$
步骤 2：计算所需反应器体积
根据每天处理的己二酸量和每批操作的总时间，可以计算出每天的反应批次。然后根据每天处理的体积量和装填系数，可以计算出所需反应器体积。反应器体积的计算公式为：
$V_{R}=\dfrac {V_{每天处理的体积量}}{装填系数}$
根据题目给出的反应动力学方程 $-{r}_{A}=k\cdot {C}_{A}^{2}$，其中 $k=1.97$，${C}_{A0}=0.004$ kmol/L，可以计算出不同转化率时的反应时间。反应时间的计算公式为：
$t=\dfrac {1}{k{C}_{A0}}\cdot \dfrac {{x}_{A}}{1-{x}_{A}}$
步骤 2：计算所需反应器体积
根据每天处理的己二酸量和每批操作的总时间，可以计算出每天的反应批次。然后根据每天处理的体积量和装填系数，可以计算出所需反应器体积。反应器体积的计算公式为：
$V_{R}=\dfrac {V_{每天处理的体积量}}{装填系数}$