聚合物反應(yīng)設(shè)備大題

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)51.某廠生產(chǎn)醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾比在70C用間歇釜并以H2SO4作催化劑進(jìn)行縮聚反應(yīng)而生產(chǎn)的，實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為：rAkcAkmol m3min1若每天處理 2400kg 己二酸，每批操作輔助生產(chǎn)時(shí)間為1h,反應(yīng)器裝填系數(shù)為 0.75,求：(1)轉(zhuǎn)化率分別為XA=0.5，0.6，0.8，0.9 時(shí)，所需反應(yīng)時(shí)間為多少？XA=0.8 tr=8.5hXA=0.9 tr=19.0h2）反應(yīng)器體積的計(jì)算XA= 0.8 時(shí)：tt=tr+t =8.5+1=9.5h每小時(shí)己二酸進(jìn)料量FAO，己二酸相對(duì)分子質(zhì)量為146，則有:24001FAO0.684 kmol h1A024 1

2、46當(dāng)XA=0.9 時(shí)：t=19+1=20hVR=0.17120=3.42m3VR=3.42 / 0.75=4.56m31.解：(1)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時(shí)間為:(2)求轉(zhuǎn)化率為 0.8，0.9 時(shí)，所需反應(yīng)器體積為多少dxAXAftrdxA0kcAo12XA1XAftr10.51.97 10341 0.51602.10hXA=0.5XA=0.6tr=3.18h1.97 103m3kmol1 minCAO=4 kmol.m-3（2 分）（1 分）處理體積為：、，F(xiàn)AO0.6840.171m3h1VOCA04反應(yīng)器有效容積V ：VRV0tt0.171 9.5 1.633m實(shí)際反應(yīng)器體積VR:

3、VRVR匹2.17m30.75（2分）（1分）聚合反應(yīng)設(shè)備 I文檔大全聚合反應(yīng)設(shè)備 I2.某二級(jí)液相反應(yīng) A+BTC,已知 CAO=CBO，在間歇反應(yīng)器中達(dá)到反應(yīng)的時(shí)間為 10min,問:(1)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，m應(yīng)為多少?(2)在兩個(gè)串聯(lián)全混流反應(yīng)器(反應(yīng)體積相等)中進(jìn)行時(shí)，m又是多少?2.解：在間歇反應(yīng)器中，對(duì)二級(jí)反應(yīng)：0.99CAO(1x)10CAO(10.99)CAO(1)在單個(gè) CSTR 中XkCA0(1VRm(1)=(2)則VOx)20.991000 min兩個(gè) CSTR 串聯(lián)VRI1VOCSTR-1:VOCAOXAICSTR-2V0CA0(xA2VR1VR2代入39.6VO

4、CAO(1 X)2CAO(10.99)29900CA0XAI2kCAo(1 XAI)2 2kCAO(1XAI) VRIXAI)kCA0(1 XA2) VR2VRXA1VOVR2v?XA2kCAo(1XAIXA2)XAy_kCAo(1 XA2)2VO2 39.679.2minx=0.99，需9.9聚合反應(yīng)設(shè)備 I1.在二級(jí)理想混合反應(yīng)器中， 己二酸與己二醇以等摩爾比， 在 70 度下進(jìn)行縮 聚反應(yīng)，生產(chǎn)聚酯樹脂。第一級(jí)反應(yīng)器中己二酸的轉(zhuǎn)化率為60%;第二級(jí)中己二酸的轉(zhuǎn)化率為 80 %。計(jì)算多級(jí)理想混合反應(yīng)器的有效體積。已知：xi=0.6,X2=0.8 , CAO=O.OO4 kmol/l , k

5、=1.97l/kmol?min每天處理己二酸 2400 kg,即每小時(shí)處理 100 kg (24 小時(shí)/天),己二酸分子量 Mw=146,則每小時(shí)己二酸用量FA=100/146=0.684 kmol/h。1. 解:己二酸的濃度 CA0=0.004 kmol/l，則反應(yīng)物平均每小時(shí)處理量V0=FA0/CA0=0.684/0.004=171 l/h = 0.171m3(3 分)1.81m3因此，對(duì)于二級(jí)串連理想混合反應(yīng)器而言,（2 分）V1kCA0X10.171 0.6,01X11.97 6020.0041 0.6第一級(jí)理想混合反應(yīng)器有效體積1.36m3第二級(jí)反應(yīng)器：2V2CA1CA2CA0(XA

6、2XA1)VorA2rA2AkCAkC：(1XA)2V2C0(X2X1)V20kC(X2X1)2V02kC。(1X2)20(1X2)21.36m3V20.171 (0.80.6)21.97 60 0.004 (10.8)1.81m3第二級(jí)理想混合反應(yīng)器有效體積總有效體積為：V1+V2=1.36 + 1.81 = 3.17 m31 2(3 分)聚合反應(yīng)設(shè)備 I2.有一容積為 12 m3的反應(yīng)器，流體以 0.8m3/min 的流量流入，今以脈沖示蹤法 注入鹽水，測得出口處的鹽水濃度如下：t, min05101520253035C(t),g/m303554210按表所列數(shù)據(jù)作 E(t), F(t)曲

7、線，并求T,2和22解若流體的體積流量為 v0,則流入系統(tǒng)鹽的總量Q為：Q vC(t) t Vot C(t) 0.8 5(3 5 5 42 1)數(shù)據(jù)由下式求得，如：510510根據(jù)可求出不同時(shí)間的 E(t),如E(t20)0.04min80E(t)0.070.060.050.040.030.020.010.0035401520t, mint,minC(t),g/m3E(t),min1F(t)(20000.0750530.030.2000.0751050.050.2500.2751550.050.2250.5252040.050.1500.7502520.020.0750.9003010.010

8、.0250.97535001.000分)表中第四列數(shù)據(jù)可由E(t)曲線下的面積求得，第五列F(t)將計(jì)算得到的所有時(shí)間點(diǎn)的 列于表，并作圖得停留時(shí)間分布密度函數(shù) E(t):t0E(t)dt( 2 分)80g1510E(t)聚合反應(yīng)設(shè)備 IF(t)t150E(t)dt5E(t)dt0.0750.200 0.2500.525( 1 分)將第五列數(shù)據(jù)對(duì) t 作圖，即得 F(t)曲線 由表可以算出:tE(t)=3E(t) 0.2min1t2E(t) 54.5min1.0 -0.8 -0.6 .0.4 -0.2 -0.0 -05101520253035t, min40聚合反應(yīng)設(shè)備 I皂=2 i5minE

9、(t) 0.2t2E(t)E(t)2=54.50215247.5min47.5荷0.211聚合反應(yīng)設(shè)備 I1.工廠采用間歇反應(yīng)器以硫酸為催化劑使已二酸與已二醇以等摩爾比在70C下進(jìn)行縮聚反應(yīng)生產(chǎn)醇酸樹脂，實(shí)驗(yàn)測得該反應(yīng)的速率方程式為：（-5）=kCACB式中： （-rA）-以已二酸組分計(jì)的反應(yīng)速率，kmol.L-1.min-1k-反應(yīng)速率常數(shù)，1.97L.kmol-1.min-1CA、CB-分別為已二酸和已二醇的濃度，kmol.L-1CA0、CB0均為 0.004 kmol.L-1求：（1）已二酸的轉(zhuǎn)化率分別為XA=0.5、0.6、0.8 所需的反應(yīng)時(shí)間分別為多少？若每天處理已二酸 2400k

10、g，轉(zhuǎn)化率為 80%，每批操作的輔助時(shí)間為1 小時(shí)，試計(jì)量與間歇反應(yīng)器條件一樣，試計(jì)算PFR 反應(yīng)器的有效容積。器中，轉(zhuǎn)化率為 80%，操作條件和產(chǎn)量與間歇反應(yīng)器條件一樣, 應(yīng)器的有效容積。1.解：求達(dá)到一定的轉(zhuǎn)化率所需時(shí)間：計(jì)量方程式中，丄1A.B 的初始濃度相同，則反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程可寫為：（rA） kcAB由于反應(yīng)為液相等溫過程，故可按恒容處理，可將已知數(shù)據(jù)代入操作方程求解:1 XAkCA01 XAFA0=2400/(24*146)=0.685kmol/hVT=0.685/0.004=171L/h生產(chǎn)周期=反應(yīng)時(shí)間+輔助時(shí)間=t + t0=8.47+1=9.47h 反應(yīng)有效體積：V=vT(t

11、+t0)=171*9.47=1619L平推流反應(yīng)器VXAdXA_XAdXA1XACA0 ,CA0 c22VT0rA0kcA01XAkCA01 XA10.8508mi n8.47h1.97 0.0041 0.8VvT1718.47 1448L1.45m3算確定反應(yīng)器的體積大小。（2）若在 PFR 反應(yīng)器中，轉(zhuǎn)化率為 80%，操作條件和產(chǎn)若在 CSTR 反應(yīng)試計(jì)算 CSTR 反計(jì)算結(jié)果XA=0.5XA=0.6XA=0.8反應(yīng)器體積的計(jì)算VT=VT（t+t0）t=2.10ht=3.18ht=8.47hFA0CA0聚合反應(yīng)設(shè)備 I間歇反應(yīng)器達(dá)到 80%的轉(zhuǎn)化率，V = 1.63m3平推流反應(yīng)器達(dá)到 8

12、0%的轉(zhuǎn)化率，V = 1.45m3全混流反應(yīng)器達(dá)到 80%的轉(zhuǎn)化率，V = 7.23m3全混流反應(yīng)器VXA2kCA0（1 XA）VTXAkCAo（1 XA）171 0.81.97 60 0.00437234L7.234 m30.8（3 分）聚合反應(yīng)設(shè)備 I2計(jì)算六葉圓盤直葉透平渦輪的功率消耗。已知葉輪直徑為1m,葉輪直徑：葉片長度：葉片寬度=20 : 5： 4,葉輪葉片數(shù) 6，4 塊 0.1T 擋板；轉(zhuǎn)速為 60r min-1，容 器直徑 D為 3m，其中液體比重 1200kg/m3,粘度為 60 x10-3Pas，液面高度為 3m。2.解d=1m, n=1 r s-1,p=1200kg m-3,卩=0.06Pa s（2 分）Re=12X X200/0.06=2 1X4（2 分）查圖 5-13,第 6 條曲線Re=2X104時(shí) =5=NpP=Np pi3d5=5 X120OX1）3X1）5=6000W（3 分）5-1 s貝衣下拠璉式呻槍的ft