聚合物反應設備大題

1、 51.某廠生產醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾比在70用間歇釜并以H2SO4作催化劑進行縮聚反應而生產的，實驗測得反應動力學方程為：cA0=4 kmol.m-3若每天處理2400kg己二酸，每批操作輔助生產時間為1h，反應器裝填系數為0.75，求：(1)轉化率分別為xA=0.5，0.6，0.8，0.9時，所需反應時間為多少?(2)求轉化率為0.8，0.9時，所需反應器體積為多少?1.解： (1)達到要求的轉化率所需反應時間為：xA=0.5xA=0.6 tr=3.18hxA=0.8 tr=8.5hxA=0.9 tr=19.0h （2分）2)反應器體積的計算xA= 0.8時：tt=tr+t=8

2、.5+1=9.5h （1分）每小時己二酸進料量FA0，己二酸相對分子質量為146，則有：處理體積為：反應器有效容積VR： （2分）實際反應器體積VR： （1分）當xA=0.9時：t=19+1=20hVR=0.171×20=3.42m3VR=3.420.75=4.56m3 （2分）2. 某二級液相反應A+BC，已知CAO=CBO ，在間歇反應器中達到x=0.99，需反應的時間為10min,問：(1) 在全混流反應器中進行時， 應為多少？(2) 在兩個串聯(lián)全混流反應器(反應體積相等)中進行時，又是多少？2.解：在間歇反應器中，對二級反應：(1)在單個CSTR中 (1)=(2) 則(2)兩

3、個CSTR串聯(lián)CSTR-1:CSTR-2代入(3)x2=80%x1=60%211. 在二級理想混合反應器中，己二酸與己二醇以等摩爾比，在70度下進行縮聚反應，生產聚酯樹脂。第一級反應器中己二酸的轉化率為60；第二級中己二酸的轉化率為80。計算多級理想混合反應器的有效體積。已知：x1=0.6，x2=0.8，CA0=0.004 kmol/l，k=1.97l/kmolmin每天處理己二酸2400 kg，即每小時處理100 kg（24小時/天），己二酸分子量MW146，則每小時己二酸用量FA0=100/146=0.684 kmol/h。1.解： 己二酸的濃度CA0=0.004 kmol/l，則反應物平

4、均每小時處理量V0=FA0/CA0=0.684/0.004=171 l/h0.171m3第一級理想混合反應器有效體積1.36m3 （3分）第二級反應器：（3分）第二級理想混合反應器有效體積1.81m3因此，對于二級串連理想混合反應器而言，總有效體積為：V1+V2=1.361.813.17 m3 （2分）2. 有一容積為12 m3的反應器，流體以0.8m3/min的流量流入，今以脈沖示蹤法注入鹽水，測得出口處的鹽水濃度如下：按表所列數據作E(t), F(t)曲線，并求，2.解若流體的體積流量為v0，則流入系統(tǒng)鹽的總量Q為：根據可求出不同時間的E(t),如t=20min將計算得到的所有時間點的E(

5、t)列于表，并作圖得停留時間分布密度函數E(t):（2分）表中第四列數據可由E(t)曲線下的面積求得，第五列 （2分）數據由下式求得, 如:（1分）將第五列數據對t作圖，即得F(t)曲線由表可以算出：1.工廠采用間歇反應器以硫酸為催化劑使已二酸與已二醇以等摩爾比在70下進行縮聚反應生產醇酸樹脂，實驗測得該反應的速率方程式為：（-rA）=kCACB式中：（-rA）-以已二酸組分計的反應速率，kmol.L-1.min-1k-反應速率常數，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分別為已二酸和已二醇的濃度，kmol.L-1CA0、CB0均為0.004 kmol.L-1求：(1)已二酸的轉化

6、率分別為xA=0.5、0.6、0.8所需的反應時間分別為多少？若每天處理已二酸2400kg，轉化率為80%，每批操作的輔助時間為1小時，試計算確定反應器的體積大小。(2)若在PFR反應器中，轉化率為80%，操作條件和產量與間歇反應器條件一樣，試計算PFR反應器的有效容積。 (3)若在CSTR反應器中，轉化率為80% ，操作條件和產量與間歇反應器條件一樣，試計算CSTR 反應器的有效容積。1.解：求達到一定的轉化率所需時間：計量方程式中， A.B的初始濃度一樣，則反應動力學方程可寫為：由于反應為液相等溫過程，故可按恒容處理，可將已知數據代入操作方程求解：計算結果xA=0.5 t=2.10h xA

7、=0.6 t=3.18h xA=0.8 t=8.47h反應器體積的計算VT=vT(t+t0)FA0=2400/(24*146)=0.685kmol/hvT=0.685/0.004=171L/h生產周期=反應時間+輔助時間=t + t0 =8.47+1=9.47h反應有效體積： V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L平推流反應器全混流反應器間歇反應器達到80%的轉化率，V1.63m3平推流反應器達到80%的轉化率，V1.45m3全混流反應器達到80%的轉化率，V7.23m3 （3分）2. 計算六葉圓盤直葉透平渦輪的功率消耗。已知葉輪直徑為1m，葉輪直徑：葉片長度：葉片寬度=20：5：4，葉輪葉片數6，4塊0.1T擋板；轉速為60r·min-1，容器直徑D為3m，其中液體比重1200kg/m3，粘度為60×10-3 Pa·s,液面高度為3m。2.解 d=1m, n=1 r·s-1, =1200kg·m-3, =0.06Pa·s (2 分)Re=12×1×