李绍芬版反应工程第二版完整答案(11)

k1C6H6?Cl2???C6H5Cl?HCl(B)(M)(C)(C)(M)(D)(H) （1）

k2C6H5Cl?Cl2???C6H4Cl2?HCl(H) （2）

k3C6H4Cl2?Cl2???C6H3Cl3?HCl(C)(T)(H) (D) （3）

如果k1/k2=8, k2/k3=30,CB6=10.0mol/l,氯对苯的加料比=1.4，k1τ=1 l/mol,( τ为空时)，试计算反应器出口B,M,D,T,C的浓度。各个反应对各反应物均为一级。

3C?10kmol/m,k1/k2?8,k2/k3?30,CC0/CB0?1.4,k1??1 B0解：

分别列出组分B,M,D,T,C的物料衡算式：

CB0?CBCB0B:??,CB?k1CBCC1?CC (1)

8CBCCCMM:??,CM?k1CBCC?k2CMCC8?CC (2) 30CCCMCDD:??,CD?k2CCCM?k3CDCC240?CC (3)

CT1T:??,CT?CCCDk3CCCD30 (4)

C:CC?CC0?CM?2CD?3CT (5)

由（5）式得：

1.4CB0?CC?CM?2CD?3CT?CC?8CBCC60CCCM1??CCCD8?CC240?CC10 (6)

联立（1）,(2),(3),(4),（6）式（五个方程，五个未知数）：

由（2）式得： 由（3）式得：

CM?8CBCC8CB0CC?8?CC(1?CC)(8?CC) (7)

230CCCM240CB0CCCD??240?CC(240?CC)(1?CC)(8?CC) (8)

将（1）,(7),（8）式代入（6）得：

238CB0CC480CB0CC24CB0CC1.4CB0?CC???(1?CC)(8?CC)(240?CC)(1?CC)(8?CC)(240?CC)(1?CC)(8?CC)

432C?475C?3562CCC?9232CC?26880?0 整理得：C解得：CC=0.908 kmol/m3

10?2.301kmol/m31?3.345代入（1）式得： 8?2.301?3.345CM??5.427kmol/m38?3.345代入（7）式得： 30?3.345?5.427CD??2.238kmol/m3240?3.345代入（8）式得： 1CT??3.345?2.238?0.0312kmol/m330代入（4）式得：

验证：1.4CB0?CC?CM?2CD?3CT

CB?14.0?14.0 即：1.4?10?3.345?5.427?2?2.238?3?0.0312

3．18 根据例题3.12中规定的条件和给定数据，使用图解法分析此反应条件下是否存在多定态点？如果为了提高顺丁烯二酸酐的转化率，使原料以0.001 3

m/s的流速连续进入反应器，其它条件不变，试讨论定态问题，在什么情况下出现三个定态点？是否可能实现？

解：由例3.11,3.12知：

?RA?kCACB?1.37?1012exp(?12628/T)CACBkmol/m3.sT0?326K,Q0?0.01m3/h,Vr?2.65m3CA0?4.55kmol/m3,CB0?5.34kmol/m3?Hr??33.5kJ/mol??33.5?103kJ/kmol?Cpt?1980kJ/m3.K

移热速率方程：qr?Q0?Cpt(T?T0)?19.8(T?326) （1） 放热速率方程： qg?(??Hr)(?RA)Vr?33.5?103?1.37?1012exp(?12628/T)CA0(1?XA)(CB0?CA0XA)?2.65 （2）

CA0(??Hr)XA?Cpt （3）

绝热操作方程：

由（3）式得：

?CptXA?(T?T0)CA0(??Hr) （4） （4） （4） 代入（2）式得：

???Cptqg?33.5?10?1.37?10exp(?12628/T)CA0?1?(T?T0)?C(??H)?A0r???312T?T0????Cpt15?42C?(T?T)?B00??2.65?553.3?10exp(?12628/T)(128.8?0.6291T?7.677?10T)(??Hr)???? （5）

由（1）式及（5）式作图得： T 326 330 340 350 360 362.5 365 367.5 370 qg 44.1 63.87 149.7 314.8 586.7 670.8 756.8 851.8 942.1 由上图可知，此反应条件下存在着两个定态点。如果为了提高顺丁烯二酸酐的转化率，使Q0=0.001m3/s,而保持其它条件不变，则这时的移热速率线如q’r所示。由图可知，q’r与qg线无交点，即没有定态点。这说明采用上述条件是行不通的。从例3.11可知，该反应温度不得超过373K，因此从图上知，不可能出现三个定态点的情况。 …… 此处隐藏：63字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……