《北学反应工程》教橐 第三章想反应 1分芤式操作的究全混合反应踞 举例] 例3-1-3计算满足例3-1-2中等温操作反应器的平均生产速率为最大时 的转化率xAm和反应时间t并与例3-1-1的平均生产速率相比较 解:(参见书P47) [板书]二、以生产经费最低为目标的优化 讲解] 若以a表示在反应操作时的操作费用(元/小时);ao为非生产性操作 时的费用(元/时);ap表示固定消费(元)。则单位生产量的总费用TC应 TC at 上式右边分母项为产物R的质量 将上式对t求导并令其等于零,即可得。 d1+[a00+a/a 应用上式即可求得满足生产经费最小的条件 [举例] 例3-1-4采用分批式操作的搅拌釜反应器来生产乙酸乙酯。该酯化反 应的计量方程如下: (B) (A) (R) (S) C2H5OH+CH3COOH←→CH2COOC2H5+H2O(1) 要求该反应在100℃下等温地进行,此反应的速率方程为: (IA)=KCac 在100℃时,k=2.20×10-9,Kc=293,原始反应液的组成如下: 组分 分子量 初始浓度 kmo!/m2) 浓度mol/m3 醋酸(A) MA=60 C0=391 乙醇(B) MB=46 CB0=10.20 CB=10.20-391xA 乙酸乙酯(R) 水 Ms=18Cs0=17.50 Cs=1756+39lxA 要求醋酸的转化率为035,反应器的日生产量为50000kg/d,非生 性操作时为L0小时。试求: (i)反应器的有效容积为多少? (ii)满足反应器平均生产速率为最大时的反应时间t? (ii)若反应操作的费用a=276(元/小时)非生产性操作费用历。 a0=844(元/时);固定消费a=104(元/时)。计算满足生产费用为最小的反 应时间t? 解:(i)反应器容积的计算,对于等温操作有 035xA A0r35 dx CC 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第11页共13页《化学反应工程》教案 第三章 理想反应器 3.1 分批式操作的完全混合反应器 ［举 例］ ［板 书］ ［讲 解］ ［举 例］ 例 3-1-3 计算满足例 3-1-2 中等温操作反应器的平均生产速率为最大时 的转化率 x A,opt 和反应时间topt 。并与例 3-1-1 的平均生产速率相比较。 解：（参见书 P47） 二、以生产经费最低为目标的优化 若以 表示在反应操作时的操作费用(元／小时)； 为非生产性操作 时的费用(元／时)； 表示固定消费(元)。则单位生产量的总费用 T.C.应 为： a a0 aF R R F VC M at + a t + a = 0 0 T.C. （3-1-15） 上式右边分母项为产物 R 的质量。 将上式对 t 求导并令其等于零，即可得。 t [(a t a ) a] C dt dC F R R + + = 0 0 （3-1-16） 应用上式即可求得满足生产经费最小的条件。 例 3-1-4 采用分批式操作的搅拌釜反应器来生产乙酸乙酯。该酯化反 应的计量方程如下： （B） （A） （R） （S） C2H5OH + CH3COOH ←→CH3COOC2H5 + H2O （1） 要求该反应在 100℃下等温地进行，此反应的速率方程为： ( )         − = − C R S A A B K C C r k C C （2） 在 100℃时， k = 2.20×10−9 ，Kc=2.93，原始反应液的组成如下： 组 分 分 子 量 初始浓度 ( ) 3 kmol m 浓度( ) 3 kmol m 醋 酸（Ａ） MA=60 乙 醇（Ｂ） MB=46 乙酸乙酯（Ｒ） MR=88 水 （Ｓ） MS=18 要求醋酸的转化率为 0.35，反应器的日生产量为 50000kg／d，非生产 性操作时为 l.0 小时。试求： (i) 反应器的有效容积为多少? (ii) 满足反应器平均生产速率为最大时的反应时间 t? (iii)若反应操作的费用 a=27.6(元/小时) 非生产性操作费用历。 a0=8.44(元／时);固定消费 aF=104(元／时)。计算满足生产费用为最小的反 应时间 t？ 解：(i)反应器容积的计算，对于等温操作有 （3） CA0 = 3.91 ( ) A A C = 3.911− x CB0 =10.20 B A C = 10.20 − 3.91x CR0 = 0 R A C = 3.91x CS 0 = 17.50 S A C = 17.56 + 3.91x 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 11 页 共 13 页