高等反应工程复习题样本Word格式文档下载.docx
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(1)若辅助时间为0.5h,试计算反映器有效体积。
(2)若装填系数取0.75,试计算反映器实际体积。
例1.4
拟定由纯乙烷裂解年产3亿磅乙烯,转化率为80%时所需活塞流反映器体积。
反映为不可逆且遵循基元反映速率方程,反映在6atm和1100K条件下等温操作。
已知1000K时,k=0.072s-1,活化能为82kcal/mol。
1磅=0.4536kg。
例1.3
⏹乙二醇可用作抗冻剂和生产聚酯、瓶子及胶片。
⏹但愿年产2亿磅乙二醇,反映器等温操作。
浓度为16mol/l环氧乙烷水溶液A与等体积具有0.9%(质量)硫酸催化剂水溶液一起加入反映器中。
如果达到80%转化率,拟定反映器体积。
反映速率常数为0.311min-1,1磅=0.4536kg
例3.乙烯氧化生产环氧乙烷。
乙烯和氧气按化学计量比进入260℃等温操作填充床反映器中,10atm下乙烯进料流率为136.2mol/s假定用10个管束式反映器,每个反映器中有100根直径为1.5in装有催化剂管子。
反映流体性质与该温度压力下空气性质相似,催化剂颗粒直径为0.635cm,颗粒密度为1.923g/cm3,空隙率为0.45。
若使转化率达到60%,计算所需催化剂质量。
(等温反映)
260℃时k=0.0141mol/(atm·
g·
h),A为乙烯。
⏹依照绝热反映热量衡算式,当进口温度T0一定期,热容项大小会影响x~T曲线斜率。
若变化惰性气体含量,有何影响?
讨论:
放热反映:
A→B,yA0=0.5,别的为惰性组分,当yA0增大或减小时,达到相似转化率所需温度与否相似?
CSTR
⏹例1(8-4):
在绝热CSTR反映器中生产丙二醇,将19.55kmol/h环氧丙烷加入反映器,原料由
(1)等体积环氧丙烷(1.32m3/h)和甲醇(1.32m3/h),
(2)含0.1%(质量)硫酸水构成,水体积流率为6.6m3/h。
甲醇和水流率分别为32.63kmol/h和366kmol/h。
两种进料混合前温度均为14.4º
C,混合后温度为23.9º
C。
反映对环氧丙烷为一级,对水为零级,速率常数k:
k=16.96×
1012e-75334/RT,h-1,E单位J/mol。
CPA=84.45kJ/(kmol·
º
C),CPB=41.9kJ/(kmol·
C)
CPC=107kJ/(kmol·
C),CPM=19.5kJ/(kmol·
反映热为△HR=-84590-16.27(T-293)J/mol
A:
环氧丙烷;
B:
水;
C:
丙二醇;
M:
甲醇
A+B+M=C
⏹
⏹例(8-6)
在活塞流反映器中进行正丁烷液相异构化反映。
反映在高压条件下绝热进行,解决量为378.5m3/d,进料为摩尔分率为90%正丁烷和10%异戊烷混合物,进料温度为330K,计算转化率为40%时反映器体积。
已知:
k(360K)=31.1h-1,△HR=-6900J/(mol·
K),
丁烷CP=141J/(mol·
K),异戊烷CP2=161J/(mol·
K)
E=65.7kJ/mol,
KC(60℃)=3.03,CA0=9.3kmol/m3。
例9-4:
在带有换热器CSTR反映器中生产丙二醇,始态下500gal反映器中仅有750F水(含0.1%质量硫酸)。
进料由801bmol/h环氧丙烷A和10001bmol/h水B(含0.1%质量硫酸)及1001bmol/h甲醇M构成。
绘出温度和浓度随时间变化图。
反映热为-36000Btu/1bmolA
冷却水流量为51b/s,UA=16000Btu/(h0F),Ta1=600F,ρA=0.9321bmol/ft3,ρB=3.451bmol/ft3,ρC=1.541bmol/ft3
例3.6
在全混流反映器中进行反映A→R,其速率方程为rA=kCAkmol/(m3·
s),k=8×
1015exp(-16000/T)s-1,
△HR=-00kJ/kmol,cp=4000kJ/(m3K),MA=MR=100,CA0=3kmol/m3。
若反映温度为100℃,进料温度为60℃,规定生产流量为0.4kg/s,计算
1.出口转化率为0.7时反映器容积;
2.为保证反映器满足热稳定性条件,对传热有何规定?
例1:
肼被广泛研究用于推动器燃料,使空间飞船具备更长飞行时间。
肼在装有氧化铝载体铱催化剂填充床内进行裂解。
2%肼与98%氦混合流经装有圆柱形颗粒填充床,颗粒直径为0.25cm,长为0.5cm,混和气流速为15m/s,温度为750K。
在此温度下动力黏度为4.5×
10-4m2/s。
该裂解反映由外部传质控制,如果填料层高度为0.05m,等温操作,则也许转化率为多少?
已知:
298K时,DAB=0.69×
10-4m2/s
空隙率为30%。
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