反应工程答案第三章.doc

3 釜式反应器 在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应: 3 2 5 3 2 5 ? ? ? CH COOC H NaOH CH COONa C H OH 该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为 , 反应速率常数等于 。要求最终转化率达到 95% 。试问: (1)(1) 当反应器的反应体积为 1m 3 时,需要多长的反应时间? (2)(2) 若反应器的反应体积为 2m 3, ,所需的反应时间又是多少? 解:(1) 0 0 2 2 2 0 0 0 0 0 1 ( ) (1 ) 1 1 ( ) 1 ? ? ??? ??? ??? ?? ? Af Af X X A A A A A A A A A A A dX dX X t C C R k C X kC X h (2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关,所以反应时间仍为 。 拟在等温间歇反应器中进行***乙醇的皂化反应: 2 2 3 2 2 2 ? ? ?? CH ClCH OH NaHCO CH OHCH OH NaCl CO 以生产乙二醇,产量为 20㎏/h ,使用 15% (重量)的 NaHCO 3 水溶液及 30% (重量) 的***乙醇水溶液作原料, 反应器装料中***乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为 1:1, 混合液的比重为 。该反应对***乙醇和碳酸氢钠均为一级,在反应温度下反应速率常数等于 ,要求转化率达到 95% 。(1)(1) 若辅助时间为 ,试计算反应器的有效体积; (2)(2) 若装填系数取 ,试计算反应器的实际体积。解: ***乙醇, 碳酸氢钠, 和乙二醇的分子量分别为 ,84 和 62kg/kmol, 每小时产乙二醇: 20/62= kmol/h 每小时需***乙醇: / 30% ??? kg h 每小时需碳酸氢钠: 84 / 15% ??? kg h 原料体积流量: 0 / ?? ? Q l h ***乙醇初始浓度: 0 1000 / ?? ?? A C mol l 反应时间: 02 0 0 0 1 1 (1 ) 1 ? ? ???? ??? ? Af Af X X A A A A B A A dX dX t C h kC C kC X 反应体积: 0 ( ') ( ) ? ????? r V Q t t l (2)(2) 反应器的实际体积: 1275 ? ? ? rV V l f 丙酸钠与盐酸的反应: 2 5 2 5 ? ? ? C H COONa HCl C H COOH NaCl 为二级可逆反应(对丙酸钠和盐酸均为一级) ,在实验室中用间歇反应器于 50 ℃等温下进行该反应的实验。反应开始时两反应物的摩尔比为 1, 为了确定反应进行的程度, 在不同的反应时间下取出 10m l 反应液用 N的 NaO H 溶液滴定, 以确定未反应盐酸浓度。不同反应时间下, NaOH 溶液用量如下表所示: 时间, min 0 10 20 30 50∝ NaOH 用量, ml 5