李绍芬版反应工程第二版完整答案(6)

试问：

（1） （1） 当反应器的反应体积为1m3时，需要多长的反应时间？ （2） （2） 若反应器的反应体积为2m3，，所需的反应时间又是多少？

t?CA0??XAf0XAfdXAdXA1XA?CA0???2220(?RA)kA0CA0(1?XA)kCA01?XA10.95??169.6min(2.83h)解：（1）5.6?0.021?0.95

(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h。

3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：

CH2ClCH2OH?NaHCO3?CH2OHCH2OH?NaCl?CO2

以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的NaHCO3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h，要求转化率达到95%。

（1） （1） 若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积； （2） （2） 若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。

解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h

0.3266?80.5?91.11kg/h每小时需氯乙醇：0.95?30%

0.3266?84?190.2kg/h每小时需碳酸氢钠：0.95?15%

91.11?190.2Q0??275.8l/h1.02原料体积流量： 0.3266?1000CA0??1.231mol/l0.95?275.8氯乙醇初始浓度：

反应时间：

XAfdXA1dXA10.95t?CA0?????2.968h2?00kCACBkCA0(1?XA)5.2?1.2311?0.95 反应体积：Vr?Q0(t?t')?275.8?(2.968?0.5)?956.5l

XAfV?（2） （2） 反应器的实际体积：

3.3丙酸钠与盐酸的反应：

Vr956.5??1275lf0.75

为二级可逆反应（对丙酸钠和盐酸均为一级），在实验室中用间歇反应器于50℃

等温下进行该反应的实验。反应开始时两反应物的摩尔比为1，为了确定反应进

C2H5COONa?HCl?C2H5COOH?NaCl

行的程度，在不同的反应时间下取出10ml反应液用0.515N的NaOH溶液滴定，以确定未反应盐酸浓度。不同反应时间下，NaOH溶液用量如下表所示：

时间，min 0 10 20 30 50 ∝ NaOH用量，ml 52.2 32.1 23.5 18.9 14.4 10.5 现拟用与实验室反应条件相同的间歇反应器生产丙酸，产量为500kg/h，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的90%。试计算反应器的反应体积。假定（1）原料装入以及加热至反应温度（50℃）所需的时间为20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。