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类型聚合物反应设备大题.doc

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:9988383
  • 上传时间:2019-09-24
  • 格式:DOC
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    聚合物反应设备大题.doc
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    1、试题 C 总 8 页第 1 页51.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在 70用间歇釜并以H2SO4 作催化剂进行缩聚反应而生产的,实验测得反应动力学方程为:cA0=4 kmol.m-3若每天处理 2400kg 己二酸,每批操作辅助生产时间为 1h,反应器装填系数为0.75,求:(1)转化率分别为 xA=0.5,0.6,0.8,0.9 时,所需反应时间为多少?(2)求转化率为 0.8,0.9 时,所需反应器体积为多少?1.解: (1)达到要求的转化率所需反应时间为:xA=0.5xA=0.6 tr=3.18hxA=0.8 tr=8.5hxA=0.9 tr=19.0h (2 分)2)反应

    2、器体积的计算xA= 0.8 时:tt=tr+t=8.5+1=9.5h (1 分)每小时己二酸进料量 FA0,己二酸相对分子质量为 146,则有:处理体积为:反应器有效容积 VR:(2 分)实际反应器体积 VR:(1 分)当 xA=0.9 时: t=19+1=20hVR=0.17120=3.42m3VR=3.420.75=4.56m 3 (2 分)132Aminkolcr31097.kAf002A2A0Ar 11ddff xkcxkcrct xx h.65.4197.3r t 10Ahkmol684.12307.c 3t06.159 3.261聚合反应设备 I2. 某二级液相反应 A+BC,已知

    3、 CAO=CBO ,在间歇反应器中达到 x=0.99,需反应的时间为 10min,问:(1) 在全混流反应器中进行时, 应为多少?(2) 在两个串联全混流反应器( 反应体积相等)中进行时, 又是多少?2.解:在间歇反应器中,对二级反应:(1)在单个 CSTR 中 (1)=(2) 则min10VRm(2) 两个 CSTR 串联CSTR-1: CSTR-2代入(3) mm000 9.).1(9)1( AAA CCxCk 2)(xkA 02020 9).()( AAAxk122010)(RAAVxkCx11oR2012 )( RAV 21202)(AoRxkCVRR1 02)(AAxkCx6.390

    4、Vmin.796.30V聚合反应设备 I1. 在二级理想混合反应器中,己二酸与己二醇以等摩尔比,在 70 度下进行缩聚反应,生产聚酯树脂。第一级反应器中己二酸的转化率为 60;第二级中己二酸的转化率为 80。计算多级理想混合反应器的有效体积。已知:x 1=0.6,x 2=0.8,C A0=0.004 kmol/l,k=1.97l/kmolmin每天处理己二酸 2400 kg,即每小时处理 100 kg(24 小时/天) ,己二酸分子量MW146,则每小时己二酸用量 FA0=100/146=0.684 kmol/h。1.解: 己二酸的浓度 CA0=0.004 kmol/l,则反应物平均每小时处理

    5、量V0=FA0/CA0=0.684/0.004=171 l/h0.171m 3第一级理想混合反应器有效体积 1.36m3 (3 分)第二级反应器:(3 分)第二级理想混合反应器有效体积 1.81m3 因此,对于二级串连理想混合反应器而言,总有效体积为:V1+V2=1.361.813.17 m 3 (2 分)1 2x1=60% x2=80%36.1.04.6097.122011 mxkVA 2102102 )(AArxCrv )(0kA22012)(xkCvV 2012)(xCV328.).(4.697.168m聚合反应设备 I2. 有一容积为 12 m3 的反应器,流体以 0.8m3/min

    6、的流量流入,今以脉冲示踪法注入盐水,测得出口处的盐水浓度如下:按表所列数据作 E(t), F(t)曲线,并求 ,2. 解 若流体的体积流量为 v0,则流入系统盐的总量 Q 为:(2 分)根据 QvtCtE0)(可求出不同时间的E(t),如t=20minmin4.8)(20t将计算得到的所有时间点的E(t)列于表,并作图得停留时间分布密度函数E(t):0510520530540.10.23.405.67E(t) t,min表中第四列数据可由 E(t)曲线下的面积求得,第五列 (2tdtEF0)()(分)数据由下式求得, 如:(1 分)将第五列数据对 t 作图,即得 F(t)曲线由表可以算出:t,

    7、 min05101520253035C(t),g/3 354102和 gtCtt 8)253(8.)(0t, minC(t), g/m3E(t), min 1 F(t)0000.75053.3.2.751050.50.50.25 . .2.52040.50.150.752.2.7.93010.10.250.7550 1., , , , , , , 501501051 )()()()( ttdtEtF22.7. 051052053054020.4.60.81.F(t) t, min3)(tE1min2.054t聚合反应设备 Imin152.03)(tE21.05472t i.47.22t聚合反应

    8、设备 I1.工厂采用间歇反应器以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在 70下进行缩聚反应生产醇酸树脂,实验测得该反应的速率方程式为:(-r A)=kC ACB式中:(-r A) -以已二酸组分计的反应速率,kmol.L -1.min-1k-反应速率常数, 1.97L.kmol-1.min-1CA、C B-分别为已二酸和已二醇的浓度,kmol.L -1CA0、C B0 均为 0.004 kmol.L-1求:(1)已二酸的转化率分别为 xA=0.5、0.6、0.8 所需的反应时间分别为多少?若每天处理已二酸 2400kg,转化率为 80%,每批操作的辅助时间为 1 小时,试计算确定反应器的体积

    9、大小。(2)若在 PFR 反应器中,转化率为 80%,操作条件和产量与间歇反应器条件一样,试计算 PFR 反应器的有效容积。 (3)若在 CSTR 反应器中,转化率为 80% ,操作条件和产量与间歇反应器条件一样,试计算CSTR 反应器的有效容积。1.解:求达到一定的转化率所需时间:计量方程式中, A.B 的初始浓度相同,则反应动力学方程可写为:由于反应为液相等温过程,故可按恒容处理,可将已知数据代入操作方程求解:计算结果xA=0.5 t=2.10hxA=0.6 t=3.18hxA=0.8 t=8.47h反应器体积的计算VT=vT(t+t0)FA0=2400/(24*146)=0.685kmo

    10、l/hvT=0.685/0.004=171L/h生产周期=反应时间+ 辅助时间=t + t 0 =8.47+1=9.47h反应有效体积: V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L 平推流反应器1BA 2Akc)r(Axkct100ATcFv3002245.1847.17min.09. 1LvVhxkcxkcdrdxcT AxAAA聚合反应设备 I全混流反应器 间歇反应器达到 80%的转化率, V1.63m 3 平推流反应器达到 80%的转化率, V1.45m 3全混流反应器达到 80%的转化率, V7.23m 3 (3 分)3220 24.78.014.6097.1)( mLxkcvVATA 聚合反应设备 I2. 计算六叶圆盘直叶透平涡轮的功率消耗。已知叶轮直径为 1m,叶轮直径:叶片长度:叶片宽度=20:5:4,叶轮叶片数 6,4 块 0.1T 挡板;转速为 60rmin-1,容器直径 D 为 3m,其中液体比重 1200kg/m3,粘度为 6010-3 Pas,液面高度为3m。2.解 d=1m, n=1 rs-1, =1200kgm-3, =0.06Pas (2 分)Re=1211200/0.06=2104 (2 分)查图 5-13,第 6 条曲线 Re=2104 时 =5=Np (3 分)P=Npn3d5=51200(1)3(1)5=6000W

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