• 解：由于两等体积釜串联，则
CA,N
CA0
(1ki )N
.
1 2
16
(1ki )2
CA0 CA2
xACA0C A0CA2
1CA2 CA0
0.95
(1ki)22 0i 1.00 h6
iV v0 i V iiv01.00 1 .8 6 2 1.8m 3 3
V2Vi 3.66 m3
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17
• 在一个体积为300 L的反应器中，86℃等温 下将浓度为3.2 的过氧化氢异丙苯溶液分 解：生产苯酚和丙酮。该反应为1级反应， 反应温度下反应速率常数等于0.08 s-1，最 终转化率达98.9％，试计算苯酚的产量。
化工工艺计算
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1
• 化学反应热 • 根据盖斯定律，物质进行化学反应其
热效应与路径无关，只与起始和终了 状态有关。如果已知标准状态与反应 有关各种物质的生成热ΔHf,则标准状 态化学反应热ΔHr298K为：
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2
• ΔHr298K =Σ（nΔHf298）i- Σ （mΔHf298）j
• i-------------指各产物 • j-------------指各反应物 • n-------------参加反应化学方程式各产物的计
• ΔfH m,苯酐 = -402.2 kJ/mol • ΔcH m,苯酐=-3314 kJ/mol • ΔcHm,氢气 = -285.58 kJ/mol • ΔcHm,碳 = -395.3 kJ/mol • ΔR-Ar = -14.7 kJ/mol • 以上数据除ΔR-Ar外，吸热为正放热为负。
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• 求若采用5000升反应锅需几台？后备系数 多少？
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15
连续操作釡式反应器

• 有一级不可逆反应A→P，在85℃时反应速 率常数为3.45h-1，今拟在一个容积为10m3的 釜式反应器中进行，若最终转化率为 XA=0.95，设该反应的处理量为1.82m3/h， 今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反 应器的总容积？
ΔHrT可按基尔霍夫公式求取：
•
T
• ΔHrT=ΔHr298K+∫ΔnCpdT
•
298
.
5
ΔHf
ΔHC,互换
•
ΔHC0
• C6H6 + 15O
6CO2+ 3H2O
•
ΔHf0
ΣΔHf
•
6C+6H+15O
• ΔHf0 =ΣΔHf - ΔHC0
• 其中ΣΔHf=6 ΔHf0 （CO2）+3ΔHf0(H2O)
ΔcHm,氢气 = -285.58 kJ/mol ΔR-Ar = -14.7 kJ/mol • 以上数据吸热为正放热为负，且假定反应在查表温度下进行
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9
例题
• 应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算反应 热效应。
• 萘在催化条件下氧化制苯酐。萘的处理量为1500kg/h。 求：需移走的反应热。（假设萘在标准温度下反应）
10
釜式反应器
• 作每日物料衡算：
Vc= V× φ × m ×
24
tr ta
则反应器体积V= Vc (tr ta )
反应器台数 m=
24 m
Vc (tr ta )
24V
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11
反应器及工艺计算例题
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12
间歇反应器
• 间歇操作釜式反应器工艺计算 • 某厂西维因合成车间，采用2000升反应锅，
•
.
7
• N---------电子转移数
• 当较复杂的化合物使用上式须经经验校 正：
• -ΔHC=109.07×N+Σ（KiΔi） • Ki----------分子中校正对象的次数 • Δi---------校正对象的校正值 • 对分子结构复杂的化合物卡拉兹法计算
误差较大，可另选其他方法计算。
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8
每批可得西维因125公斤。设计任务每日生 产西维因3333公斤。已知反应周期进料1h， 冷却2h，吸收及酯化9h，水洗及合成4h， 出料0.5h，每批间隔0.5h，求若采用5000 升反应锅需几台？后备系数多少？
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13
• 邻硝基氯苯氨化、还原制邻苯二氨。已知 每小时出料0.83m3，操作周期7h，装料系 数0.75。
• （1）如果这个反应器是间歇操作反应器， 并设辅助操作时间为15 min；
• （2）如果是全混流反应器；
• （3）若过氧化氢异丙苯浓度增加一倍，其 他条件不变，结果怎样？
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18
• 液相二级不可逆反应。反应速度 rA=kCA2已 知在200C k=9m3/kmol.h,Ca0=0.3kmol/m3
化学反应热计算例题
• 应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算1500Kg甲苯下 列液相反应热效应。
•
•
•
+ H2SO4 ---------------
+ H2O
•
•
so3H
•
ΔfH,m硫酸 = -812.8 kJ/mol ΔcH,m,碳 = -393.13 kJ/mol
ΔfH m,甲基苯磺酸 = -486.05 kJ/mol
量系数 • m-------------参加反应化学方程式各反应物的计量
系数
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3
• 如果已知标准状态与反应有关各种物质的燃烧 热ΔHC,则标准状态化学反应热ΔHr298K又可改 为：
• ΔHr298K =Σ（mΔHC298）J-Σ（nΔHC298）i
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4
• 如果在标准状态化学反应热ΔHr298K已知的 情况下，欲求一定温度下的化学反应热
• 求反应器容积，若采用两锅则每个容积多 少？若采用6m3，则需几个反应锅？
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14
• 萘磺化制2-萘酚，已知2-萘酚收率按萘计为 75%，2-萘酚纯度99%，工业萘纯度98.4%， 密度为963kg/m3，磺化剂为98%硫酸，密 度为1.84kg/m3，萘与硫酸分子比1:1.07， 每批操作周期3.67h，装料系数0.7，生产 任务每年2-萘酚4000吨，年生产天数330天。
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6
电子移位数法估算燃烧热（卡拉 兹法Khrasch）
• 有机化合物的燃烧过程，可看作是碳原子和氢原 子上的电子转移到氧原子上去的结果。因为燃烧 的最终产物碳，变成二氧化碳，氢，变成水。故 燃烧热与电子转移数有关。经测试，每转移一个 电子所释能量为109.07kJ,则液体简单有机化合物 在常压200C的燃烧热为： -ΔHC=109.07×N
• 加料速度3m3/h比较下列方案，何者转化率 最大?(设(φ=l)
• (1) 体积为7m3平推流反应器。
• (2) 体积为7m3全混流反应器。
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19
• 解：二级反应；平推流：
VR V0