题目
14.在间歇搅拌槽式反应器中,用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯,反应式为:-|||-(H)_(3)COOH+(C)_(4)(H)_(3)OHxrightarrow ({H)_(2)S(O)_(4)}C(H)_(3)COO(C)_(4)(H)_(9)+(H)_(2)O-|||-(A) (B) (R) (S)-|||-反应物配比为: A(mol):B(mol)=1:4.97 ,反应在100℃下进行。A转化-|||-率达50%需要时间为24.6min,辅助生产时间为3030min,每天生产2400kg醋酸-|||-丁酯(忽略分离损失),计算反应器体积。混合物密度为 cdot (m)^-3 ,反应器-|||-装填系数为0.75。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算反应物的摩尔数
根据反应式，每摩尔醋酸（A）与丁醇（B）反应生成1摩尔醋酸丁酯（R）。反应物配比为A(mol):B(mol)=1:4.97，因此，每摩尔醋酸需要4.97摩尔丁醇。由于醋酸的转化率为50%，即每摩尔醋酸生成0.5摩尔醋酸丁酯。
步骤 2：计算每天生产的醋酸丁酯的摩尔数
每天生产2400kg醋酸丁酯，醋酸丁酯的摩尔质量为130.19g/mol。因此，每天生产的醋酸丁酯的摩尔数为：
$$
\frac{2400 \times 1000}{130.19} = 18439.5 \text{ mol}
$$
步骤 3：计算反应器的体积
由于每摩尔醋酸生成0.5摩尔醋酸丁酯，因此每天需要的醋酸摩尔数为：
$$
18439.5 \times 2 = 36879 \text{ mol}
$$
反应器的装填系数为0.75，混合物密度为750kg/m³。因此，反应器的体积为：
$$
\frac{36879 \times 60.05}{750 \times 0.75} = 1.2 \text{ m}^3
$$
其中，60.05为醋酸的摩尔质量。
根据反应式，每摩尔醋酸（A）与丁醇（B）反应生成1摩尔醋酸丁酯（R）。反应物配比为A(mol):B(mol)=1:4.97，因此，每摩尔醋酸需要4.97摩尔丁醇。由于醋酸的转化率为50%，即每摩尔醋酸生成0.5摩尔醋酸丁酯。
步骤 2：计算每天生产的醋酸丁酯的摩尔数
每天生产2400kg醋酸丁酯，醋酸丁酯的摩尔质量为130.19g/mol。因此，每天生产的醋酸丁酯的摩尔数为：
$$
\frac{2400 \times 1000}{130.19} = 18439.5 \text{ mol}
$$
步骤 3：计算反应器的体积
由于每摩尔醋酸生成0.5摩尔醋酸丁酯，因此每天需要的醋酸摩尔数为：
$$
18439.5 \times 2 = 36879 \text{ mol}
$$
反应器的装填系数为0.75，混合物密度为750kg/m³。因此，反应器的体积为：
$$
\frac{36879 \times 60.05}{750 \times 0.75} = 1.2 \text{ m}^3
$$
其中，60.05为醋酸的摩尔质量。