分离过程计算题.doc

分离过程计算题.doc2007)1、液相平行反应ARSPrP=2CAmol/L·min-1rR=1mol/L·min-1rS=1CA2mol/L·min-1CAO=2mol/L,CP0=CR0=CS0=0,P为目的产物,求:(1)在全混流反应器(CSTR)中能得到P的最大浓度;在平推流反应器(PFR)中能得到P的最大浓度;答:解:瞬时选择性(1分)(1)CSTR(全混流反应器)中:平均选择性=瞬时选择性(1分)(3分)(2)PFR(活塞流反应器)2、根据反应的T-X关系图,回答问题:(1)AB线、NP线各称作什么线?(2)在等温线上,A、D、O、E、M点中,那点速率最大?那点速率最小?(3)在等转化率线上,H、C、R、O、F、B点中,那点速率最大?那点速率最小?(4)在C、R两点中,那一点速率大?(5)根据图中所给的十点,判断那一点速率最大?答:(1)AB是平衡曲线,NP是最佳温度曲线;(2分)(2)M点速率最大,A点速率最小;(2分)(3)O点速率最大,B点速率最小;(2分)(4)R›C;(2分)(5)M点速率最大。(2分)在间歇搅拌釜式反应器中,用己二酸(A)与己二醇(B)聚缩制醇酸树脂。反应在硫酸催化下进行,其动力学由实验测得:(-rA)=kCACB,实验条件:反应温度70℃,CA0=CB0=,k=•min,若每天处理2400Kg己二酸,己二酸转化率在80%时出料,操作的辅助时间为1h,物料装填系数f=。求单釜生产时反应釜体积?解:CAO=CBO(1分)(2分)(2分)(2分)(2分)4、对一级反应A→R,反应速率常数k=1min-1,采用空时均为1min的全混流反应器与平推流反应器相互串联操作,计算下列两种串联方式的转化率。其中CAO=2kmol/m3。(a)(b)解:对情况(a):(2分)(2分)(1分)(2分)(1分)(1分)对情况(b):两种情况有相同的转化率,混合早晚无影响。(1分)2008)三、已知全混流反应器体积Vm=2m3,平推流反应器体积Vp=1m3,对一级反应AR,在相同的温度、进料流率条件下,求:采用“先全混后平推”的顺序串联操作时,出口转化率为X1是多少?若采用“先平推后全混”的顺序操作时,出口转化率X2又将是多少?已知进料体积流率为V0=1m3/h,反应速率常数为1h-1。(14分)解:(1)∴(2分) ∵∴(2分) (1分) ∵∴得方程:(1分) 解方程得:XA==%(1分)(2)(2分) ∵∴(2分) (1分) ∵∴(1分) 解方程得:XA==%(1分)PARrP=k1CArR=k2CA2四、液相平行反应k1=-1,k2/k1=·mol-1,CAO=2mol·L-1,CpO=CsO=0,要求反应流体的进料速率为V0=5m3/h,出口A的转化率为90%,试求:在全混流反应器中能得到P的浓度;在平推流反应器中能得到P的浓度;若采用两个全混流反应器串联操作,为获得产物P的最大浓度,每个反应器所需的反应容积,以及反应器总体积。(20分)解:(1)CSTR中: (3分) ∴(2分) (2)PFR中: (3分) ∴ (3)两个CSTR串联:(2分) (2分) 令得:(1分) ∴(3分) (3分) V总=V1+V2=+=、在一闭式容器中进行停留时间分布的脉冲实验,测得数据如下:t(min)0246810121416CA(kg/m3):(1)E(t)、t、σ若在该容器内进行一级不可逆反应,(-rA)=kCA,k=-1,若实测E(t)数据可用多釜串联模型拟合,求N及xA。(20分)解:(1)C0=2/2[0+2×(++++++)+0]=100Kg/m3 (2分)t(min)(t)=CA/(t)(t)(写出上述表格中的数据,即E(t)函数,2分) =(2分)[0+2×(++++++)+0]-=(2分)(2分)(2)取N=5(3分)(7分,其中写出公式――3分;正确代公式中数值――2分;结果正确――2分)气固相一级不可逆催化反应AB,催化剂为直径5mm球形颗粒,以单位床层体积为基准的反应速率常数k=2S-1,床层空隙