题目
己二醇和己二酸以等分子比用H2SO4作催化剂进行缩聚反应，生成醇酸树脂，其反应速率方程式为 现在用间歇反应器进行生产，每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，若每天处理2400kg己二酸(己二酸相对分子质量为146)，己二醇和己二酸的转化率为80%，反应釜装料系数为0.75，70℃时，k=1.97L/(kmol·min)。试计算反应釜的体积。
己二醇和己二酸以等分子比用H2SO4作催化剂进行缩聚反应，生成醇酸树脂，其反应速率方程式为
现在用间歇反应器进行生产，每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，若每天处理2400kg己二酸(己二酸相对分子质量为146)，己二醇和己二酸的转化率为80%，反应釜装料系数为0.75，70℃时，k=1.97L/(kmol·min)。试计算反应釜的体积。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算每批己二酸的摩尔数
己二酸的相对分子质量为146，每天处理2400kg己二酸，己二醇和己二酸的转化率为80%，则每批己二酸的摩尔数为：
$$
n_{\text{己二酸}} = \frac{2400 \times 0.8}{146} = 12.95 \text{ kmol}
$$
步骤 2：计算反应时间
根据反应速率方程，反应速率常数k=1.97L/(kmol·min)，己二酸的初始浓度为0.004kmol/L，转化率为80%，则反应时间为：
$$
t = \frac{1}{k} \left( \frac{1}{c_{40}^2(1-x_4)} - \frac{1}{c_{40}} \right) = \frac{1}{1.97} \left( \frac{1}{0.004 \times 0.2} - \frac{1}{0.004} \right) = 507.6 \text{ min}
$$
步骤 3：计算每批的物料体积
每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，即60min，则每批的物料体积为：
$$
V_R = \frac{V}{a} = \frac{4.11}{2.537} = 1.62 \text{ m}^3
$$
步骤 4：计算反应釜的总体积
考虑反应器装料系数0.75，则反应釜的总体积为：
$$
V_{\text{反应釜}} = \frac{V_R}{\varphi} = \frac{1.62}{0.75} = 2.16 \text{ m}^3
$$
己二酸的相对分子质量为146，每天处理2400kg己二酸，己二醇和己二酸的转化率为80%，则每批己二酸的摩尔数为：
$$
n_{\text{己二酸}} = \frac{2400 \times 0.8}{146} = 12.95 \text{ kmol}
$$
步骤 2：计算反应时间
根据反应速率方程，反应速率常数k=1.97L/(kmol·min)，己二酸的初始浓度为0.004kmol/L，转化率为80%，则反应时间为：
$$
t = \frac{1}{k} \left( \frac{1}{c_{40}^2(1-x_4)} - \frac{1}{c_{40}} \right) = \frac{1}{1.97} \left( \frac{1}{0.004 \times 0.2} - \frac{1}{0.004} \right) = 507.6 \text{ min}
$$
步骤 3：计算每批的物料体积
每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，即60min，则每批的物料体积为：
$$
V_R = \frac{V}{a} = \frac{4.11}{2.537} = 1.62 \text{ m}^3
$$
步骤 4：计算反应釜的总体积
考虑反应器装料系数0.75，则反应釜的总体积为：
$$
V_{\text{反应釜}} = \frac{V_R}{\varphi} = \frac{1.62}{0.75} = 2.16 \text{ m}^3
$$