分离过程计算题 (1)

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1、2007）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；（2）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？（

2、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）3、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=0.004kmol/L,k=1.97L/kmol•m

3、in,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＝0.75。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=

4、1m3，对一级反应AR，在相同的温度、进料流率条件下，求：（1）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？（2）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＝0.816＝81.6％（1分）（2）（2分）∵∴（2分）（1分）∵∴（1分）解方程得：XA＝0.816＝81.6％（1分）PARrP=k1CArR=k2CA2四、液相平行反应k1=1.0h-1，k2/k1=1.5L·mol-1，CAO=2

5、mol·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：（1）在全混流反应器中能得到P的浓度；（2）在平推流反应器中能得到P的浓度；（3）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＝2.95+12.56＝15.51m3五、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)0246810

6、121416CA(kg/m3)06.512.512.510.05.02.51.00求：（1）E（t）、t、σ(2)若在该容器内进行一级不可逆反应，（－rA）=kCA,k=0.15min-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×（6.5+12.5+12.5+10.0+5.0+2.5+1.0）+0］＝100Kg/m3（2分）t（min）0246810121416CA06.512.512.510.05.02.51.00E(t)=CA/C000.0650.1250.1250.100.050.250.100tE(t)00.1

7、30.50.750.800.500.300.140t2E(t)00.262.004.506.405.003.601.960（写出上述表格中的数据，即E(t)函数，2分）＝6.24min（2分）［0+2×(0.26+2.00+4.50+6.40+5.00+3.60+1.96)+0］－6.242＝8.50min2（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）六、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，