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?

步骤 1：确定反应速率方程
反应对环氧丙烷为1级，对水为0级，反应速率常数为0.98h-1。因此，反应速率方程为：
rA = kCA
其中，rA为反应速率，k为反应速率常数，CA为环氧丙烷的浓度。

步骤 2：计算间歇操作下的反应时间
对于一级反应，反应时间t可由以下方程计算：
t = -1/k * ln(1 - XAf)
其中，XAf为环氧丙烷的最终转化率，k为反应速率常数。代入已知数值：
t = -1/0.98 * ln(1 - 0.9) = 2.35h

步骤 3：计算间歇操作下的日产量
反应器体积Vr = 1m3，辅助时间t0 = 0.65h，反应时间t = 2.35h，原料液中环氧丙烷的浓度CA0 = 2.1kmol/m3，环氧丙烷的最终转化率XAf = 0.9。
反应器的进料速率Q0可由以下方程计算：
Vr = Q0 * (t + t0)
代入已知数值：
1 = Q0 * (2.35 + 0.65)
Q0 = 1/3 m3/h
丙二醇的浓度为CA0 * XAf = 2.1 * 0.9 = 1.89 kmol/m3
丙二醇的产量为Q0 * CA0 * XAf = 1/3 * 1.89 = 0.63 kmol/h = 15.15 kmol/日

步骤 4：计算连续操作下的日产量
对于连续操作，反应器的进料速率Q0可由以下方程计算：
Vr = Q0 * XAf / (k * (1 - XAf))
代入已知数值：
1 = Q0 * 0.9 / (0.98 * (1 - 0.9))
Q0 = 0.109 m3/h
丙二醇的产量为Q0 * CA0 * XAf = 0.109 * 1.89 = 0.2058 kmol/h = 4.939 kmol/日

步骤 5：解释两种操作方式产量不同的原因
连续操作在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，因此产量低。