题目
液相反应A+B→P,反应动力学方程式(-rA)=kcAcB,25℃时反应速率常数k=9.92×10-6m3/(mol·s),物料初始浓度cA0=0.1 液相反应A+B→P,反应动力学方程式(-r A )=kc A c B ,25℃时反应速率常数k=9.92×10 -6 m 3 /(mol·s),物料初始浓度c A0 =0.1kmol/m 3 ,c B0 =0.08kmol/m 3 ,求在PFR中反应器出口限制反应物转化率为0.95时所需的空时。
液相反应A+B→P,反应动力学方程式(-rA)=kcAcB,25℃时反应速率常数k=9.92×10-6m3/(mol·s),物料初始浓度cA0=0.1 液相反应A+B→P,反应动力学方程式(-r A )=kc A c B ,25℃时反应速率常数k=9.92×10 -6 m 3 /(mol·s),物料初始浓度c A0 =0.1kmol/m 3 ,c B0 =0.08kmol/m 3 ,求在PFR中反应器出口限制反应物转化率为0.95时所需的空时。
题目解答
答案
2.2h
解析
步骤 1:确定反应动力学方程
反应动力学方程为 (-r_A) = k c_A c_B,其中 k 为反应速率常数,c_A 和 c_B 分别为反应物 A 和 B 的浓度。
步骤 2:计算反应物 A 的转化率
反应物 A 的转化率为 0.95,即反应物 A 的浓度从初始浓度 c_A0 减少到 c_A0(1 - 0.95) = 0.005 kmol/m^3。
步骤 3:计算反应物 B 的浓度
由于反应物 A 和 B 的反应比例为 1:1,反应物 B 的浓度从初始浓度 c_B0 减少到 c_B0(1 - 0.95) = 0.004 kmol/m^3。
步骤 4:计算反应速率
将反应物 A 和 B 的浓度代入反应动力学方程,得到反应速率为 (-r_A) = k c_A c_B = 9.92×10^-6 m^3/(mol·s) × 0.005 kmol/m^3 × 0.004 kmol/m^3 = 1.984×10^-10 kmol/(m^3·s)。
步骤 5:计算空时
空时 τ = c_A0 / (-r_A) = 0.1 kmol/m^3 / 1.984×10^-10 kmol/(m^3·s) = 5.04×10^8 s = 140000 h。
反应动力学方程为 (-r_A) = k c_A c_B,其中 k 为反应速率常数,c_A 和 c_B 分别为反应物 A 和 B 的浓度。
步骤 2:计算反应物 A 的转化率
反应物 A 的转化率为 0.95,即反应物 A 的浓度从初始浓度 c_A0 减少到 c_A0(1 - 0.95) = 0.005 kmol/m^3。
步骤 3:计算反应物 B 的浓度
由于反应物 A 和 B 的反应比例为 1:1,反应物 B 的浓度从初始浓度 c_B0 减少到 c_B0(1 - 0.95) = 0.004 kmol/m^3。
步骤 4:计算反应速率
将反应物 A 和 B 的浓度代入反应动力学方程,得到反应速率为 (-r_A) = k c_A c_B = 9.92×10^-6 m^3/(mol·s) × 0.005 kmol/m^3 × 0.004 kmol/m^3 = 1.984×10^-10 kmol/(m^3·s)。
步骤 5:计算空时
空时 τ = c_A0 / (-r_A) = 0.1 kmol/m^3 / 1.984×10^-10 kmol/(m^3·s) = 5.04×10^8 s = 140000 h。