化学反应工程作业习题八.pptx

2024/4/10 周三1习题八八浙江工业大学化材学院浙江工业大学化材学院刘华彦刘华彦2024/4/10 周三2P8-5A不可逆有机液相基元反应不可逆有机液相基元反应A+BC，在流动，在流动反应器中绝热进行。反应器中绝热进行。A和和B在在27时等摩尔进料，时等摩尔进料，且体积流率为且体积流率为2L/s。（1）计算达到）计算达到85%转化率时必需的转化率时必需的PFR和和CSTR反应器体积。反应器体积。（2）完全转化时最高的入口温度为多少时才不至）完全转化时最高的入口温度为多少时才不至于超过液体的沸点（于超过液体的沸点（550K）？）？（3）绘出作为）绘出作为PFR反应器体积函数的转化率和温反应器体积函数的转化率和温度变化图（即距反应器入口的距离）度变化图（即距反应器入口的距离）2024/4/10 周三3（4）计算在一个体积为）计算在一个体积为500L的的CSTR反应器中和反应器中和在两个串联的在两个串联的250L的的CSTR反应器中可达到的转反应器中可达到的转化率。化率。（5）在）在1000E3000(cal/mol)之间改变活化能，之间改变活化能，在在2000|HRX|25000(cal/mol)之间改变反应热，之间改变反应热，研究对研究对PFR反应器转化率分布的影响。反应器转化率分布的影响。（6）讨论失控反应判据的应用。如果在）讨论失控反应判据的应用。如果在Ta=300K时时=3，你将用什么样的，你将用什么样的Tc值以防止失控？值以防止失控？2024/4/10 周三4（7）你认为这个问题的要点是什么？）你认为这个问题的要点是什么？（8）对这个反应，问另外一个问题或建议另一种）对这个反应，问另外一个问题或建议另一种计算。计算。2024/4/10 周三5（1）计算达到算达到85%转化率化率时必需的必需的PFR和和CSTR反反应器体器体积2024/4/10 周三62024/4/10 周三72024/4/10 周三8（2）完全）完全转化化时最高的入口温度最高的入口温度为多少多少时才不至于才不至于超超过液体的沸点（液体的沸点（550K）？）？（3）绘出作为）绘出作为PFR反应器体积函数的转化率和温度反应器体积函数的转化率和温度变化图（即距反应器入口的距离）变化图（即距反应器入口的距离）2024/4/10 周三9（4）计算在一个体算在一个体积为500L的的CSTR反反应器中和在器中和在两个串两个串联的的250L的的CSTR反反应器中可达到的器中可达到的转化率化率2024/4/10 周三102024/4/10 周三11（6）讨论失控反失控反应判据的判据的应用。如果在用。如果在Ta=300K时=3，你将用什么，你将用什么样的的Tc值以防止失控？以防止失控？2024/4/10 周三12P8-6不可逆气相基元反不可逆气相基元反应AB+C在装填有催化剂的在装填有催化剂的PFR反应器中绝热进行。反应器中绝热进行。纯纯A组分以组分以20L/s的体积流率，在压力为的体积流率，在压力为10atm且温度且温度为为450K条件下进入反应器。条件下进入反应器。2024/4/10 周三13（1）绘出转化率和温度沿活塞流反应器直）绘出转化率和温度沿活塞流反应器直至达到至达到80%的转化率（如果可能）的变化的转化率（如果可能）的变化图。（图。（PFR反应器催化剂最大装填量为反应器催化剂最大装填量为50kg）。假设）。假设p=0.0。2024/4/10 周三142024/4/10 周三15d(X)/d(m)=rA/FA0T=450+500*XrA=k*CACA=CA0*(1-X)/(1X)*450/Tk=0.133*exp(3776.8*(1/450-1/T)CA0=0.271FA0=5.42m(0)=0m(f)=50X(0)=0要求解的方程要求解的方程参数计算方法参数计算方法边界条件或初始值边界条件或初始值2024/4/10 周三16Calculated values of DEQ variables VariableInitial valueMinimal valueMaximal valueFinal value1 m 0 0 50.50.2 X 0 0 0.9061183 0.9061183 3 T 450.450.903.0591 903.0591 4 CA0 0.271 0.271 0.271 0.271 5 CA 0.271 0.0066512 0.271 0.0066512 6 k 0.133 0.133 8.964334 8.964334 7 rA 0.036043 0.036043 0.156723 0.0596232 8 FA0 5.42 5.42 5.42 5.42 2024/4/10 周三172024/4/10 周三18（2）在）在CSTR反应器中要达到反应器中要达到80%的转化的转化率必须的催化剂质量为多少？率必须的催化剂质量为多少？2024/4/10 周三192024/4/10 周三20P8-13A在串在串联的的带有有级间冷却的多冷却的多级填充床反填充床反应器中器中进行行A+B=C+D求其绝热平衡转化率求其绝热平衡转化率反应物料可以被冷却到的最低温度为反应物料可以被冷却到的最低温度为27。A和和B等摩尔进料并每个反应器中的催化剂质量足以使其等摩尔进料并每个反应器中的催化剂质量足以使其达到平衡转化率的达到平衡转化率的99.9%。进料温度为进料温度为27且反应绝热进行。且反应绝热进行。如果有如果有4个反应器和个反应器和3个冷却器可供利用，可以达到多高的个冷却器可供利用，可以达到多高的转化率？转化率？已知：已知：2024/4/10 周三212024/4/10 周三222024/4/10 周三23对于对于300K进料温度，绝热平衡温度为进料温度，绝热平衡温度为 474.3K，相，相应的绝热平衡转化率为应的绝热平衡转化率为0.2904可采用可采用Polymath求解求解2024/4/10 周三242024/4/10 周三252024/4/10 周三262024/4/10 周三27P8-22A在在CSTR反应器中进行反应器中进行可逆基元反应可逆基元反应AB在同一图上绘出发热曲线和移热曲线在同一图上绘出发热曲线和移热曲线(1)存在多少个多定态？存在多少个多定态？(2)改变气温改变气温Ta(冬季冬季-夏季夏季)对多定态有什么影响？对多定态有什么影响？2024/4/10 周三282024/4/10 周三29三个交点：三个交点：T1=311.0K；T2=380.9K；T3=431.1K2024/4/10 周三30