模塊四釜式反應(yīng)器的計算20151028

1、一一 反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容和基本方程反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容和基本方程 化學(xué)反應(yīng)器是化工生產(chǎn)一系列設(shè)備中的核化學(xué)反應(yīng)器是化工生產(chǎn)一系列設(shè)備中的核心。心。 反應(yīng)器的型式、尺寸大小、流體流動狀態(tài)反應(yīng)器的型式、尺寸大小、流體流動狀態(tài)等，在很大程度上影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。等，在很大程度上影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 化學(xué)反應(yīng)器的選型、計算、選擇最優(yōu)化的化學(xué)反應(yīng)器的選型、計算、選擇最優(yōu)化的操作條件，是化工生產(chǎn)中極為重要的課題。操作條件，是化工生產(chǎn)中極為重要的課題。模塊四模塊四 釜式反應(yīng)器計算釜式反應(yīng)器計算 一、反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容一、反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容 反應(yīng)器計算主要包括以下三項內(nèi)容：反應(yīng)器計算主要包括以下三項

2、內(nèi)容： 選擇合適的反應(yīng)器型式；選擇合適的反應(yīng)器型式； 確定最優(yōu)的操作條件；確定最優(yōu)的操作條件； 計算所需的反應(yīng)器體積。計算所需的反應(yīng)器體積。 上述三個方面內(nèi)容不是各自孤立，而是相互聯(lián)系上述三個方面內(nèi)容不是各自孤立，而是相互聯(lián)系的，需要進行多方案的反復(fù)比較，才能做出合適的，需要進行多方案的反復(fù)比較，才能做出合適的決定。的決定。 選擇合適的反應(yīng)器型式，就是根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)動力選擇合適的反應(yīng)器型式，就是根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)動力學(xué)特性，如反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)、溫度效應(yīng)及反學(xué)特性，如反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)、溫度效應(yīng)及反應(yīng)的熱效應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)器的流動特征和傳遞特性，應(yīng)的熱效應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)器的流動特征和傳遞特性，如反應(yīng)器的返混程

3、度，選擇合適的反應(yīng)器，以滿如反應(yīng)器的返混程度，選擇合適的反應(yīng)器，以滿足反應(yīng)過程的需要，使反應(yīng)結(jié)果最優(yōu)。足反應(yīng)過程的需要，使反應(yīng)結(jié)果最優(yōu)。0vVR1VS應(yīng)物的累積量元體積內(nèi)反微元時間微的反應(yīng)物量體積內(nèi)轉(zhuǎn)化掉微元時間微元積的反應(yīng)物量離開微元體微元時間內(nèi)積的反應(yīng)物量進入微元體微元時間內(nèi)內(nèi)累積熱量微元體積微元時間或載熱體的熱量體積傳遞至環(huán)境微元時間內(nèi)微元應(yīng)產(chǎn)生的熱量體積內(nèi)由于反微元時間微元所帶走的熱量微元體積的物料微元時間內(nèi)離開所帶進的熱量微元體積的物料微元時間內(nèi)進入1-攪拌器；2-釜體；3-夾套；4-攪拌軸；5-壓料管；6-支座；7-人孔；8-軸封；9-傳動裝置 當設(shè)計一個車間或一套裝置時，需要求算

4、需用反應(yīng)釜的當設(shè)計一個車間或一套裝置時，需要求算需用反應(yīng)釜的容積與數(shù)量。為此首先要取得下列數(shù)據(jù)。容積與數(shù)量。為此首先要取得下列數(shù)據(jù)。 1、每天處理物料總體積或每小時需處理的物料、每天處理物料總體積或每小時需處理的物料體積體積 2、操作周期、操作周期 3、設(shè)備裝料系數(shù)、設(shè)備裝料系數(shù)每天處理物料總體積 根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)通過物料衡算可以計算出每一道工序根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)通過物料衡算可以計算出每一道工序每天所需處理的物料總重量每天所需處理的物料總重量 GD , 用它除以物料的密度用它除以物料的密度，即得每天所需處理物料的總體積即得每天所需處理物料的總體積VD，DDGV DDGV mVmVVtF=反應(yīng)

5、體積VR 反應(yīng)體積是指設(shè)備中物料所占體積，又稱有效體積。VR=FVt操作周期 操作周期操作周期又稱又稱工時定額工時定額，是指，是指生產(chǎn)每一批料的全部操作時生產(chǎn)每一批料的全部操作時間間，即，即從準備投料到操作過程全部完成所需的總時間。從準備投料到操作過程全部完成所需的總時間。 例如萘磺化制取例如萘磺化制取2 2萘磺酸的操作周期計算如下：萘磺酸的操作周期計算如下：設(shè)備裝料系數(shù) 反應(yīng)器有效體積與設(shè)備實際容積之比稱為設(shè)備裝料系數(shù)，以符號 表示，即： =VR/V。其值視具體情況而定操作周期u 達到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時間理論上可以用化學(xué)動力學(xué)方程式計達到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時間理論上可以用化學(xué)動力學(xué)方程式計

6、算，但實際情況較為復(fù)雜，例如：算，但實際情況較為復(fù)雜，例如：不少不少強烈放熱的快速反應(yīng)強烈放熱的快速反應(yīng)，反應(yīng)速率往往受傳熱速率的控制反應(yīng)速率往往受傳熱速率的控制，不，不能簡單地用動力學(xué)方程式來求算反應(yīng)過程的時間。能簡單地用動力學(xué)方程式來求算反應(yīng)過程的時間。某些某些非均相反應(yīng)非均相反應(yīng)，過程進行的速率，過程進行的速率受相間傳質(zhì)速率的影響受相間傳質(zhì)速率的影響，也不，也不能單純地從動力學(xué)方程式計算反應(yīng)時間。能單純地從動力學(xué)方程式計算反應(yīng)時間。某些某些反應(yīng)速率較快的反應(yīng)反應(yīng)速率較快的反應(yīng)，在加料過程及升溫過程中已開始反應(yīng)在加料過程及升溫過程中已開始反應(yīng)。在保溫階段之前可能已達到相當高的轉(zhuǎn)化率。有時需

7、分段作動力在保溫階段之前可能已達到相當高的轉(zhuǎn)化率。有時需分段作動力學(xué)計算。學(xué)計算。u 在在實際設(shè)計工作實際設(shè)計工作中操作周期的確定有時需考慮到中操作周期的確定有時需考慮到生產(chǎn)組織管理上生產(chǎn)組織管理上的方便的方便。比如操作周期實際需。比如操作周期實際需7 7小時，可取作小時，可取作8 8小時，按每一個班小時，按每一個班（8 8小時制）投一批料來組織生產(chǎn)。小時制）投一批料來組織生產(chǎn)。VVVVR002424RV2424t nVVn) (0 n nnRV) (0VVVRnVV) (0 已已 知每小時處理的物料體積知每小時處理的物料體積FV與操作周期與操作周期t,求設(shè)備體積與個數(shù)求設(shè)備體積與個數(shù) 需要設(shè)

8、備的總?cè)莘e為：mVmVVtF如果反應(yīng)器容積V V的計算值很大，可選用幾個小的反應(yīng)器 若以m表示反應(yīng)釜的個數(shù)，則每個釜的容積:Vm=V/m=FVt/( m) 為便于反應(yīng)器的制造和選用，釜的規(guī)格由標準(GB 9845-88)而定。后備能力后備能力 %100%100mmmaaVVVVVV例4-2：鄰硝基氯苯連續(xù)氨化，然后分批還原生產(chǎn)鄰苯二胺。已知氨化出料速率為0.83m3/h，還原操作時間為7h(不計受料時間)，求需要還原鍋的個數(shù)與容積。設(shè)備裝料系數(shù)取0.75物料處理量FV一般由生產(chǎn)任務(wù)確定，輔助時間t0視實際操作情況而定，反應(yīng)時間t可由動力學(xué)方程確定，也可由實驗得到。由以上數(shù)據(jù)可求VR、V、m、V

9、m以及等解：因氨化為連續(xù)操作，故至少需要兩臺還原釜交替進行受料和還原。還原操作時間為7h，可取受料時間為8h，安排每班進行一次還原操作，則每批的操作時間為16h。裝料系數(shù)取0.75，于是需要設(shè)備的總?cè)莘e為37 .1775. 0/1683. 0/ mtFVV 取兩臺釜，每釜容積為8.85m3，采用標準容積為10m3的反應(yīng)釜，后備能力為%0 .13%10085. 8/ )85. 810(思考 如果取受料時間為1h，結(jié)果如何？31例4-3同例4-1，如果根據(jù)工廠的加工能力能夠制造的最大容積的還原鍋為6m3。問需用幾個還原鍋。解： 選用6 m3的鍋，每鍋受料體積為VR=0.756=4.5 m3，則受料

10、時間： 4.5/0.83=5.44h操作周期： 5.44+8=13.44h 每天操作總批數(shù)： =24X0.83/4.5=4.45每鍋每天操作批數(shù)： =24/13.44=1.78 需要鍋的個數(shù)： m=4.55/1.78=2.5 取用三個鍋，生產(chǎn)能力后備系數(shù)為： =（3-2.5）/2.5100%=20%32三個還原鍋交替操作的時間安排圖受料還原024681012141618202224246810時間（小時）鍋號還原受料受料還原還原受料還原受料還原受料10110220120230130212333例4-4西維因農(nóng)藥中試車間取得以下數(shù)據(jù)：用200升搪瓷鍋做實驗，每批操作可得西維因成品12.5Kg，操

11、作周期為17小時。今需設(shè)計年產(chǎn)1000噸的西維因車間，求算需用搪瓷鍋的數(shù)量與容積。年工作日取300天。解： 每臺鍋每天操作批數(shù)： =24/17=1.41 每天生產(chǎn)西維因農(nóng)藥數(shù)量： 10001000300=3330Kg（GD） 需要設(shè)備總?cè)莘e: mVm=（3330/1.41）20010-3/12.5=37.8m3 取Va為10 m3的最大搪瓷鍋4臺。=（4-3.78）/3.78100%=5.82%34 例4-5萘磺化反應(yīng)器體積的計算。 萘磺化生產(chǎn)2-萘磺酸，然后通過堿熔得2-萘酚。已知2-萘酚的收率收率按萘計為75%，2-萘酚的純度純度為99%，工業(yè)萘純度為98.4%，密度為963kg/m3 。

12、磺化劑為98%硫酸，密度為1.84kg/m3。萘與硫酸的摩爾比為1：1.07。每批磺化操作周期為3.67小時。萘磺化釜的裝料系數(shù)為0.7。年產(chǎn)2-萘酚4000t，年工作日330天,若采用2500L標準反應(yīng)器兩個，則反應(yīng)器的生產(chǎn)后備能力SO3HOH128144H2SO4+9835L6269631000984. 0175. 01441282433099. 01040003L27084. 1100098. 0175. 014407. 1982433099. 01040003LtFVV439075. 067. 3896%9 .13%1004390439025002根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，每小時需處理工業(yè)萘的體積

13、為：每小時需處理硫酸的體積為：每小時處理物料總體積為:FV=626+270=896L反應(yīng)器的體積為：若采用2500L標準反應(yīng)器兩個，則反應(yīng)器的生產(chǎn)能力后備系數(shù)為：SO3HOH128144H2SO4+98設(shè)計任務(wù)已知條件36設(shè)計任務(wù)計算示例37 且已知 =0.52，根據(jù)已知條件設(shè)計計算成鹽反應(yīng)釜的V和n，并驗證 設(shè)計結(jié)果是否合理。設(shè)計任務(wù)38設(shè)計任務(wù)39設(shè)計任務(wù)4041物料處理量V0一般由生產(chǎn)任務(wù)確定，輔助時間t視實際操作情況而定，反應(yīng)時間反應(yīng)時間t可由動力學(xué)方程確定，也可由實驗得到。由以上數(shù)據(jù)可求VR、V、m、Vm以及等。三、間歇操作釜式反應(yīng)器動力學(xué)計算法三、間歇操作釜式反應(yīng)器動力學(xué)計算法 間

14、歇反應(yīng)是非定態(tài)操作，釜內(nèi)的濃度隨反應(yīng)時間而變化，對于反應(yīng)AR : 0 43反應(yīng)器容積V反應(yīng)器有效體積VRFV, tt = t + t0確定反應(yīng)時間反應(yīng)時間的兩種方法：經(jīng)驗法; 動力學(xué)法間歇反應(yīng)屬非定態(tài)操作，反應(yīng)時間取決于所要達到的反應(yīng)進程。反應(yīng)器內(nèi)各處濃度、溫度均一，所以，可對其中某一反應(yīng)物做物料衡算，以確定反應(yīng)時間。 三、間歇操作釜式反應(yīng)器動力學(xué)計算法三、間歇操作釜式反應(yīng)器動力學(xué)計算法物料衡算： 0 = 0 +（-rA）VRd + dnA 有：dnA= dnA0 (1-xA) = - nA0 dxA 整理并積分得： 這是計算間歇操作釜式反應(yīng)器中反應(yīng)時間的通式。適用于任何間歇反應(yīng)過程。均相、非

15、均相，恒溫、非恒溫。但對非恒溫過程需結(jié)合反應(yīng)器的熱量衡算求解。 應(yīng)物量積累量元體積內(nèi)反微元時間微掉反應(yīng)物量微元體內(nèi)轉(zhuǎn)化微元時間內(nèi)積反應(yīng)物量離開微元體微元時間內(nèi)積反應(yīng)物量進入微元體微元時間內(nèi)AxRAAAVrdxn00)(1 1恒溫恒容間歇反應(yīng)恒溫恒容間歇反應(yīng)恒容條件下：恒容條件下：n nA0A0/V/VR R=C=CA0A0 C CA A=C=CA0A0(1-x(1-xA A),),則則dCA= - CdCA= - CA0A0dxdxA A 從上式可得出一個重要的結(jié)論：從上式可得出一個重要的結(jié)論： 間歇操作釜式反應(yīng)器達到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時間歇操作釜式反應(yīng)器達到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時間，只取決

16、于過程的反應(yīng)速率，而于反應(yīng)器的大小無關(guān)；間，只取決于過程的反應(yīng)速率，而于反應(yīng)器的大小無關(guān)；反應(yīng)器的大小僅取決于反應(yīng)物料的處理量。反應(yīng)器的大小僅取決于反應(yīng)物料的處理量。AAACCAAxAAArdCrdxC0)()(00AxRAAAVrdxn00)(如果已知計算間歇操作釜式反應(yīng)器中反應(yīng)時間的通如果已知計算間歇操作釜式反應(yīng)器中反應(yīng)時間的通式如下：式如下：又知反應(yīng)為二級反應(yīng)（又知反應(yīng)為二級反應(yīng)（-rA）=kCA2則則重要推導(dǎo)重要推導(dǎo)46020000112.97(1)1AAxxAAAAARAAAAdxdxxtnhr VkCxkCxAxRAAAVrdxn00)( 只有符合只有符合一級動力學(xué)一級動力學(xué)的化學(xué)

17、反應(yīng)才具有的化學(xué)反應(yīng)才具有穩(wěn)定的半衰期數(shù)據(jù)穩(wěn)定的半衰期數(shù)據(jù)，與核衰變不同的是，化學(xué)反應(yīng)的半衰期數(shù)據(jù)并非一成不變。與核衰變不同的是，化學(xué)反應(yīng)的半衰期數(shù)據(jù)并非一成不變。 非一級動力學(xué)反應(yīng)的半衰期會隨著非一級動力學(xué)反應(yīng)的半衰期會隨著起始狀態(tài)起始狀態(tài)的變化而發(fā)生變的變化而發(fā)生變化，隨時檢測反應(yīng)體系化，隨時檢測反應(yīng)體系濃度的變化濃度的變化可以了解半衰期與起始狀態(tài)之可以了解半衰期與起始狀態(tài)之間的聯(lián)系，從而了解一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)和表觀速率常數(shù)。間的聯(lián)系，從而了解一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)和表觀速率常數(shù)。半衰期半衰期在化學(xué)中是指在一定的溫度下，反應(yīng)物在化學(xué)中是指在一定的溫度下，反應(yīng)物反應(yīng)至起始濃度一半時所需的

18、時間反應(yīng)至起始濃度一半時所需的時間 。任何化學(xué)反應(yīng)的半衰期都任何化學(xué)反應(yīng)的半衰期都與反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)K有關(guān)有關(guān)。補充知識點補充知識點48 1.1.恒溫恒容過程恒溫恒容過程 (1) 不可逆反應(yīng)速率方程及積分式不可逆反應(yīng)速率方程及積分式 .零級不可逆反應(yīng) A P 速率方程： 積分得： 半衰期半衰期:1/21/2=C=CA0 A0 / 2k/ 2kK的單位:濃度時間-1CCA0CA斜率斜率kC的直線關(guān)系:kkCddCrAAA0AAAAxCCCk00AAAfACCAAxxAAArdCrdxC00)()(049 .一級不可逆反應(yīng) A P 速率方程： 積分得： 半衰期半衰期:1/2=ln2 /

19、kK的單位:時間-1lnCAlnCA0lnCAlnC的直線關(guān)系:斜率斜率kAAAkCddCrAAAxCCk11lnln0AAAfACCAAxxAAArdCrdxC00)()(050 .二級不可逆反應(yīng) 2A P 速率方程： 積分得 : 半衰期半衰期: 1/21/2=1/kC=1/kCA0A0 濃度-1時間-1l/CA 的直線關(guān)系: l/CAl/CA0K2AAAkCddCrAAAAAxxCCCk111100AAAfACCAAxxAAArdCrdxC00)()(0 在液相反應(yīng)中，由于反應(yīng)物料的體積變化不大，在液相反應(yīng)中，由于反應(yīng)物料的體積變化不大，所以多數(shù)液相反應(yīng)都可以按恒容過程處理。所以多數(shù)液相反

20、應(yīng)都可以按恒容過程處理。當動力學(xué)方程解析式相當復(fù)雜或不能做數(shù)值分析當動力學(xué)方程解析式相當復(fù)雜或不能做數(shù)值分析時，可以用圖解積分法計算所需的反應(yīng)時間時，可以用圖解積分法計算所需的反應(yīng)時間. AAAfACCAAxxAAArdCrdxC00)()(0A0A0AAA0AfA52AAACCkxkt0ln1)1/(1ln(1AAkCr AACkr2)11(1)1 (00AAfAfAAfCCkxkCxt0AAkCr kCCkCxtAfAAAf00/BAACkCr BAACkCr )11(1)1 (00AAfAfAAfCCkxkCxt)()(ln)(1000000RBARABBACCCCCCCCkt等溫恒容下

21、的簡單反應(yīng)的反應(yīng)時間積分表等溫恒容下的簡單反應(yīng)的反應(yīng)時間積分表53課后總結(jié)( 學(xué)生自己完成) 例題例題4-6 某廠生產(chǎn)醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾某廠生產(chǎn)醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾比在比在70等溫過程用間歇釜，并以硫酸作催化劑進行縮聚等溫過程用間歇釜，并以硫酸作催化劑進行縮聚反應(yīng)而生產(chǎn)的。反應(yīng)動力學(xué)方程式為反應(yīng)而生產(chǎn)的。反應(yīng)動力學(xué)方程式為rA=kc2A，反應(yīng)速度，反應(yīng)速度常數(shù)常數(shù)k=1. 971/(kmolmin)，己二酸初始濃度，己二酸初始濃度cAO為為0.004kmol/L。求：己二酸轉(zhuǎn)化率分別為。求：己二酸轉(zhuǎn)化率分別為0.5、0.6、0.8、0.9時所需的反應(yīng)時間為多少？時

22、所需的反應(yīng)時間為多少？解：解：以以rA=kc2A代入積分得：對于其他各種不同反應(yīng)的動力代入積分得：對于其他各種不同反應(yīng)的動力學(xué)方程式都可以代入進行積分計算，便可求得反應(yīng)時間和學(xué)方程式都可以代入進行積分計算，便可求得反應(yīng)時間和轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。 AAxAAAAAAAxAAxxkcxkcdxcrdxc00220000A)1 (1)1 (5 . 0Axh1 . 26015 . 015 . 0004. 097. 116 . 0Axh18. 38 . 0Axh50. 89 . 0Axh0 .19 補充習(xí)題補充習(xí)題:已知：已知：MA=60MB=74.12例題4-7 在攪拌良好的間歇操作釜式反應(yīng)器

23、中,用乙酸和丁醇生產(chǎn)乙酸乙酯,其反應(yīng)式為: CH3COOH + C4H9OH CH3COOC4H9 + H2O 反應(yīng)在恒溫條件下進行,溫度為373K,進料比為乙酸:丁醇=1:4.97(mol)，以少量的H2SO4作催化劑。當使用過量丁醇時，該反應(yīng)以乙酸（下標以A計）表示的動力學(xué)方程為（-rA）=kCA2。在上述條件下，反應(yīng)的速率常數(shù)K=0.0174m3/(kmol min),反應(yīng)物密度=750 kg/m3(設(shè)反應(yīng)前后不變)，若每天生產(chǎn)2400kg乙酸乙酯（不考慮損失），（1 1）計算反應(yīng)的半衰期。（）計算反應(yīng)的半衰期。（2 2）計算要求乙酸轉(zhuǎn)化）計算要求乙酸轉(zhuǎn)化率率X XAfAf達到達到0.5

24、0.5時，所需反應(yīng)器的有效體積。時，所需反應(yīng)器的有效體積。每批輔助時間為30min，取反應(yīng)釜只數(shù)為1，裝料系數(shù)為0.7。（相對分（相對分子質(zhì)量：乙酸丁酯子質(zhì)量：乙酸丁酯-116、乙酸乙酸-60和丁酯和丁酯74 ）解 (1)計算反應(yīng)時間 此反應(yīng)為二級反應(yīng):乙酸和丁酯的相對分子質(zhì)量分別為60和74，設(shè)乙酸的物質(zhì)量為nA0則丁酯的物質(zhì)的量為4.97 nA0，故得乙酸的初始濃度為：將k=0.0174m3/(kmolmin), xAf=0.5代入上式得反應(yīng)時間：AfAfAAAxxkCCCk11)11(10030000/8 . 17497. 46017501mkmolmnmnVnCAAAA總總總總總h53

25、.0min32)5.01(5.08.10174.01半衰期半衰期: 1/21/2=1/kC=1/kCA0A0=1/=1/0.0174*1.8=32min（2）計算反應(yīng)器的有效體積：要求每天生產(chǎn)2400kg乙酸丁酯，乙酸丁酯的相對分子質(zhì)量為116，則每小時乙酸用量：每小時需要處理的原料體積為：反應(yīng)器的有效體積為： VR=0.979(0.5+0.53)=1.008m3(3)計算反應(yīng)器的體積： V=VR/ =1.008/0.7=1.44m3hkg /1035 . 0111660242400hmV/979. 07501)97. 460741 (10330例題4-8 擬在等溫間歇反應(yīng)器進行氯乙醇的皂化反

26、應(yīng) ClCH2CH2 OH NaHCO3 OHCH2CH2OH NaClCO2 A B P D S 以生產(chǎn)乙二醇，產(chǎn)量為20kgh。使用15(質(zhì)量)的NaHCO3水溶液及30(質(zhì)量)的氯乙醇水溶液作原料，反應(yīng)器裝料中氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為1 1，混合液相對密度為1.02。該反應(yīng)對氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于5.2L(molh)。要求轉(zhuǎn)化率達到95。（分子量 MA=80.5 MB=84 MP=62 ） (1)若輔助時間為0.5h，試計算反應(yīng)器的有效體積。 (2)若裝填系數(shù)取0.75，試計算反應(yīng)器的實際體積。解：解：計量方程可寫成：AB PDS.各組分的分子量 MA=

27、80.5 MB=84 MP=62.各組分的摩爾處理量 NP=20/62=0.3226 mol/h NA0=NB0=NP/0.95=0.3396 mol/h.求兩股物料的重量流量(含A的下標記為1，含B的下標記為2) 0.3W1/80.5=0.15W2/84=0.3396 mol/h W1=91.126 kg/h W2=190.167 kg/h W=W1W2=281.239 kg/h v0=W/=281.239/1.02=275.78 L/ h.反應(yīng)時間 .反應(yīng)器有效體積 VR=v0 (tt0)=275.78(2.970.5)=956.92 L.反應(yīng)器實際體積 =1275.893 L020000

28、112.97(1)1AAxxAAAAARAAAAdxdxxtnhr VkCxkCxRVV65例3-7：在間歇反應(yīng)器中進行己二酸和己二醇的縮聚反應(yīng),其動力學(xué)方程為rA=kCA2 kmol/(Lmin)，k=1.97L/(kmolmin)。己二酸與己二醇的摩爾配比為1:1，反應(yīng)混合物混合物中己二酸的初始濃度為0.004kmol/L。若每天處理己二酸2400kg,要求己二酸的轉(zhuǎn)化率達到80%，每批操作的輔時為1h，裝料系數(shù)取為0.75，計算反應(yīng)器體積。解：h5 . 8)1 (0AfAAfxkCxt2202)1 (AAAAAxkCkCdtdCr積之得66物料的處理量為L/h0 .171004. 014

29、6242400VF操作周期為h5 . 90ttt反應(yīng)體積為L1625tFVVR反應(yīng)器容積為L2167/RVV思考 計算FV時，為什么不考慮己二醇？674.1.3 等溫間歇操作反應(yīng)器的放熱規(guī)律 為了保持在等溫下進行操作，化學(xué)反應(yīng)過程所產(chǎn)生的熱效應(yīng)必須與外界進行熱交換，而且反應(yīng)系統(tǒng)與外界交換的熱量應(yīng)該等于反應(yīng)放出的熱量（放熱反應(yīng)）或吸收的熱量（吸熱反應(yīng)），其關(guān)系式可以下式表示RrAVqqr=q 反應(yīng)系統(tǒng)與外界傳熱速率kJ/h上式變形為RrAVqrq = 因為反應(yīng)物料VR和等溫下進行的熱效應(yīng)qr均為定值，所以傳熱量變化規(guī)律可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率來確定。對于不同反應(yīng)，則可按照其化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程式進行具

30、體計算。68例3-9 設(shè)在間歇釜式反應(yīng)器中進行某二級不可逆反應(yīng)A+BR。已知反應(yīng)熱為33.5kJ/molA；反應(yīng)物平均熱容為1980kJ/(m3K)。反應(yīng)速率 rA1.371012exp(-12628/T)CACBkmol/(m3s)，A和B的初濃度分別為4.55kmol/m3和5.34kmol/m3 ，在反應(yīng)物預(yù)熱預(yù)熱到326.0K后，從326.0K開始在絕絕熱熱條件下進行反應(yīng)，在溫度達到373.0K時開始等等溫溫反應(yīng)。計算A的轉(zhuǎn)化率達到0.98所需要的時間；若反應(yīng)始終在373K等溫進行，所需反應(yīng)時間又是多少？69解：絕熱反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系由絕熱方程確定。注意到反應(yīng)開始時混合物中不含產(chǎn)物，即xA0=0，所以AiiArxCvnnqTT00ARiiAxVCvnCqTT/0r0 右端分子分母同除反應(yīng)體積VR，得右端分母即是以kJ/(m3K)給出的反應(yīng)混合物平均熱容AxT98.760 .326 70rA1.371012exp(-12628/