将上述数据代入（A）式，化简后得到：

若i=1,则（B）式变为： 解之得：

若i=2,则（B）式变为： 解之得：

若i=3,则（B）式变为： 解之得：

即：三釜串联能满足要求。

以硫酸为催化剂，由醋酸和丁醇反应可制得醋酸丁酯。仓库里闲置着两台反应釜，一台的反应体积为3m3,另一台则为1m3。现拟将它们用来生产醋酸丁酯，初步决定采用等温连续操作，原料中醋酸的0.浓度为m3，丁酯则大量过剩，该反应对醋酸为2级，在反应温度下反应速率常数等于1.2m3/，要求醋酸的最终转化率不小于50%，这两台反应釜可视为全混反应器，你认为采用怎样的串联方式醋酸丁酯的产量最大？为什么？试计算你所选用的方案得到的醋酸丁酯产量。如果进行的反应是一级反应，这两台反应器的串联方式又应如何？

解：因为反应级数大于1，所以联立方式应当是小釜在前，大釜在后才能使醋酸丁酯产量最大。现进行计算：

二式联立化简后得到：（将XA2=代入）

解之得：XA1=

醋酸丁酯产量=

如果进行的是一级反应，可进行如下计算： （1） （1） 小反应器在前，大反应器在后:

联立二式，且将XA2=代入，化简后得到:

解得：XA1= 所以有：

醋酸丁酯产量=

(2)大反应器在前，小反应器在后:

解得XA1=

所以有：

产量同前。说明对此一级反应，连接方式没有影响。

等温下进行级液相不可逆反应：。反应速率常数等于5m，A的浓度为2kmol/m3的溶液进入反应装置的流量为1.5m3/h，试分别计算下列情况下A的转化率达95%时所需的反应体积：（1）全混流反应器;(2)两个等体积的全混流反应器串联；（3）保证总反应体积最小的前提下，两个全混流反应器串联。 解：（1）全混流反应器

（2） （2） 两个等体积全混流反应器串联

由于，所以由上二式得：

将XA2=代入上式，化简后得到XA1=，所以：

串联系统总体积为： （3） （3） 此时的情况同（1），即

原料以0.5m3/min的流量连续通入反应体积为20m3的全混流反应器，进行液相反应：

CA,CR为组分A及R的浓度。rA为组分A的转化速率，rD为D的生成速率。原料中A的浓度等于m3，反应温度下，k1=，k2=1.25m3/,试计算反应器出口处A的转化率及R的收率。

解： 所以：

即为：

在全混流反应器中等温进行下列液相反应：

进料速率为360l/h,其中含25%A,5%C（均按质量百分率计算），料液密度等于c m3。若出料中A的转化率为92%，试计算： （1） （1） 所需的反应体积； （2） （2） B及D的收率。已知操作温度下，k1=×10-5l/;

k2=×10-9s-1;; k3=×10-5l/ ;B的分子量为140；D的分子量为140。

解：因MB=MD=140,所以MA=MC=70

（1）

（2） （3） 由（2），（3）式分别得：

（4） （5） 将（4），（5）式及上述数据代入（1）式，可整理为τ的代数方程式，解之得τ=×105s= （1） （1） 反应体积 （2） （2） 将τ代入（4）式得，所以B的收率为：

对A作物料衡算： 所以有：

所以D的收率为：

3．17 在CSTR中进行下述反应：

（1） （2）

（3）

如果k1/k2=8, k2/k3=30,CB6=l,氯对苯的加料比=，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。

解：

分别列出组分B,M,D,T,C的物料衡算式：

(1) (2) (3)

(4) (5) 由（5）式得： (6)

联立（1）,(2),(3),(4),（6）式（五个方程，五个未知数）： 由（2）式得：

(7)

由（3）式得：

(8)

将（1）,(7),（8）式代入（6）得：

整理得：

解得：CC= kmol/m3 代入（1）式得： 代入（7）式得： 代入（8）式得： 代入（4）式得： 验证： 即：

3．18 根据例题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 m3/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,知：

移热速率方程： （1） 放热速率方程： （2）

绝热操作方程： （3） 由（3）式得：

（4） （4） （4） 代入（2）式得：

（5）

由（1）式及（5）式作图得： T 326 330 340 350 360 365 370 qg 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=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。

3．19 根据习题所规定的反应及给定数据，现拟把间歇操作改为连续操作。试问： （1） （1） 在操作条件均不变时，丙酸的产量是增加还是减

少？为什么？

（2）若丙酸钠的转换率和丙酸产量不变，所需空时为多少？能否直接应用中的动力学数据估算所需空时?

（3）若把单釜操作改变三釜串联，每釜平均停留时间为（2）中单釜操作时平均停留时间的三分之一，试预测所能达到的转化率。

解：（1）在操作条件均不变时，用习题中已算出的Vr=4512l,Q0=min,则可求出空时为τ=4512/=78min。此即间歇操作时的(t+t0)。当改为连续操作时，转化率下降了，所以反应器出口丙酸的浓度也低于间歇反应器的结果。因Q0维持不变，故最后必然导致丙酸的产量下降。这是由于在连续釜中反应速率变低的缘故。

（2）若维持XA=，则可由题中的数据得出XA=时所对应的反应速率，进而求出这时对应的空时τ=。因题意要求丙酸产量不变，故Q0不能变，必须将反应器体积增大至14240 l才行。

（3）这时τ1=τ/3=。利用题中的数据，可求出RA～XA之关系，列表如下：

XA 0 -RA 0 故可用作图法求此串联三釜最终转化率。第三釜出口丙酸钠的转化率为：XA3=。

3．20 根据习题所规定的反应和数据，在单个全混流反应器中转化率为%，如果再有一个相同大小的反应釜进行串联或并联，要求达到同样的转化率时，生产能力各增加多少？

解：（1）二个300 l全混串联釜，XA2=，

（1） （2） 解得：XA1=

代入（1）式求出此系统的体积流量：

题中已算出。因为最终转化率相同，故生产能力增加=倍。

（2）二个300l釜并联，在最终转化率相同时，Q0增加一倍，生产能力也增加一倍。