反应工程答案

第二章 均向反应动力学

1.在473K等温及常压下进行气相反应：

（1）A?3R （2）A?2S

rR?1.5CA rS?0.5CA

A （3）A?T T式中CA为反应物A的浓度（kmol/l），原料中A和惰性气体各为一半（体积比），试求当A的转化率达85%时，其转化速率是多少？

r?2.1C解：先求出总摩尔变化数?A，首先将产物的生成速率变为对应的反应物的转化速率：

11rAR?rR?0.5CArAS?rS?0.25CAr?rT?2.1CA 32 AT总反应速率为：RA?rAR?rAS?rAT?2.85CA

以一摩尔反应物A为基准，总摩尔变化数为：

0.50.252.1?A??3??2??1?0.4392.852.852.85

Py0.1013?0.5CA0?0A0??1.288?10?2kmol/l?3RT8.314?10?473初始浓度为：

CA0(1?XA)1.288?10?2?0.15CA???1.628?10?3kmol/l1??AyA0XA1?0.5?0.439?0.85则有：

RA?2.85CA?2.85?1.628?10?3?4.640?10?3kmol/(l.min)

??，已知c?0.5kmol?m?3,2.可逆一级液相反应A?A0???PcP0?0；当此反应在间歇反应器

中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反应的动力学

方程式。

解：

dcA?k1cA?k2cP?k1cA?k2?cA0?cA?dtcA?cA0(1?x)?rA??cP?cA0x?dcAcA0dx??k1cA0?1?x??k2cA0xdtdt

dx?k1?(k1?k2)xdtdx?dtk1?(k1?k2)x?t?0,x?0??t?t,x?x

?1k?(k1?k2)xln1?tk1?k2k1K?K?k1cPecA0xex0.667???e??2k2cAecA0(1?xe)1?xe1?0.667k1?2k2x?0.333t?8??1???1ln?1?1??0.333?????8k1?k2?2?????10.6931ln?0.5???8k1?k2k1?k2?k1?k2?0.08664?k1/k2?2??k1?0.05776min?1??1?k2?0.02888mindc?rA??A?0.05776cA?0.02888cPdt3.液相自催化反应的动力学方程A+P-P+P速率表达式

(?rA)??dcA?kcAcPmol/(l.h) cA0?0.95mol/L cP0?0.05mol/Ldt，1h后测得速率

最大值，求反应速率常数。

dcA?kCA?1?CA ?dtd(?r)dc反应速率最大时：A?k?1?2CA ?A?0,解得CA=0.5mol/Ldtdt??1?CA ?CA0?对反应速率式积分得到kt?ln??,带入数据得k?2.944L/(mol.h)C1?C A0???A?解：

CP?CA0?CP0?CA?1?CA -rA?

第三章 理想流动反应器

1.均相气相反应A→3P，服从二级反应动力学。在0.5MPa、350℃和V=4mhr

3

0

-1

下，采用—

个25mm内径，长2m的实验反应器，能获得60％转化率。设计一个工业平推流反应器，当

3-1

处理量为320mhr，进料中含50%A，50%惰性物料时，在2.5MPa和350℃下反应，为获得90%的转化率．求需用25mm内径，长2m的管子多少根?这些管子应并联还是串联？

pA0500??0.0965kmol?m?3RT8.314?623.15πVR??0.0252?2?9.817?10?4m34解：（1）求速率常数k

3?1?A??2yA0?1?A?211?xA222?rA?kcA?kcA0()1?2xAcA0???cA0?xA01?2kcA0??1?x2AkcA0??1?2x??A??dxA?xA0?1?2xA???1?x??dxA??2?1?9??4xA?12ln?1?xA???9???kcA0?1?xA?1?9???9??4?0.6?12ln?1?0.6??kcA0?1?0.6??1?4.905kcA0

VR9.817?10?4????2.454?10?4hr?0.8836sV04k?4.905?14.905??57.52m3kmol?1s?1?cA00.8836?0.0965?A?yA0?A?0.5?2?2,xA?0.9

(2)求反应器体积和管数

yA0?0.5,V0?320m3hr?1?0.08889m3s?1FA0?cA0pA0V00.5?2500?0.08889??0.01985kmol?s?1RT8.314?673.15p0.5?2500?A0??0.2334kmol?m?3RT8.314?623.15xAf0xAfdxxAfdxAA?FA0??FA0?200?rAkcAVR?FA0?FA0?22kc??A01?x2AkcA?0?1?xA??dxA?4??4ln1?x?x???AA??1?xA?00.9?0.01985?4??4ln?1?0.9??0.9?4??0.1754m32?57.52?0.2334?1?0.9?0.1754N??1799.817?10?4

管子的串并联要从流体阻力和流型考虑，在保持平推流的前提下尽量并联。

2.反应A+B→R+S，已知VR=1m3，物料进料速率V0=0.5m3min-1，cA0=cB0=0.005mol·m3，动力学方程式为?rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)

若全混流反应器体积VR=1m3，可达到的转化率为多少? 解：

??VR1??2min 由于CA0?CB0,?A??B??1V00.5CA?CA0(1?XA),CB?CB0?2(?rA)?kCACB?kCA?BCA0xA?CB0?CA0xA CA?CB?CA0(1?XA)???A?CA0dCCA0dCVR111?11?AA(1)活塞流，?==????? 2=???CAkC2V0CA?rAkCAkCA0100?CA0.005?ACA?0.0025mol/l xA?0.5?50%(2)全混流，?=VRCA0-CACA0-CAVR0.005?0.0025=? ? VR?2L22V0(?rA)fkCA0.5100?0.0025VRCA0-CACA0-CA0.005?CA1=? ?22V0(?rA)fkCA0.5100?CA

（3）全混流，VR?1L,?=CA?0.00309mol/L,CA?CA0(1?XA),xA?38.2%

3.平行液相反应

2A?P rp?1 A?R rr?2CA A?S rS?CA ,

CA0?2kmol/m3 CAf?0.2kmol/m3联。

,求最大Cp？（1）平推流（2）全混流（2）二釜串

SP?解：

rP11??22rP?rR?rS1?2cA?cA?1?cA?

cA0（1）平推流反应器

SP??1cA0?cAf?cA0cAfSPdcA cP?SP?cA0?cAf??1cAf?1?cA?2dcA1111????0.5kmol.m?31?cAf1?cA01?0.21?211

（2）全混流反应器

cP?SP1?cA0?cAf???cA0?cAf?(3)二釜串联的反应

?1?c?Af2?(2?0.2)?1?0.2?2?1.25kmol.m?3

cP??cA0?cA1?SP1??cA1?cAf?SP2?(2?1)4.A进行平行分解反应，其速率式为

↗R rR=1 mol·m-3min-1 A →S rS=2cA mol·m-3min-1

1?1?1?2?(1?0.2)1?1?0.2?2?0.81kmol.m?3

↘T rT=cA mol·m-3min-1

其中R是所要求的目的产物，cA0=1mol·m-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。

解：低浓度操作对生成目的产物R有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作

cR?(cA0?cAf)Sp?(cA0?cAf)?(1?0)1?11?0?011?2cAf?cAf(mol/l）

对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。

cR??cA0?cAf?Sp??1dcAcAf1?3cAfcA011?ln?0.462mol?m331?0

5.请考虑化学反应，A?B?C。该反应在全混流反应器中进行，反应温度为20℃，液料的体积流量为0.5m3/h, CA0=96.5mol/m3, CB0=184mol/m3,催化剂的浓度CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为：

rA?kCACD，式中k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求A的

转化率为40%，试求反应器的体积。 解：设A的转化率为x，则有：

rA?kCA0?1?x?CD

??CA0?1?x?CA0xx??rAkCA0?1?x?CDk?1?x?CD

??0.40?87.4ks?24.28h?31.15?10??1?0.4??6.63

6.某二级液相反应A+B→C，已知CAo=CBO ，在间歇反应器中达到x=0.99，需反应的时间为10min,问：

(1) 在全混流反应器中进行时t应为多少？

(2) 在两个串联全混流反应器(反应体积相等)中进行时，t又是多少？ 解：在间歇反应器中，对二级反应

VR?V0??0.5?24.28?12.14m3k?x0.999.9??CA0?(1?x)10CA0(1?0.99)CA0 （1）

??（１）在单个CSTR中

xkCA0(1?x)2

k?x0.999900??CA0?(1?x)2CA0?(1?0.99)2CA0? （2）

?m? (1)=(2) 则

VR?1000minV0

(2) 两个CSTR串联

22VCx?kC(1?x)VR1 0A0A1A0A1CSTR-1:

?1?VR1xA1?V0kCAo(1?xA1)2 (3)

22VC(x?x)?kC(1?x)VR2 0A0A2A1A0A2CSTR-2:

?2?VR2xA2?xA1?V0kCAo(1?xA2)2 (4)

V2xA1?xA2?RkCA(1?x0A2)?VR V0代入(3)

VR1?VR2VRV?39.6??2R?2?39.6?79.2minV0V0

33CA0?CP0?0，v?10mC?5kmolm2A?P?SoAo7.等温下PFR，，

?rA?k1CA2?k2CPCS，k1?7.5m3(kmol.h)，k2?0.5m3(kmol.h)求P浓度平衡是反

应器体积。

解：

2A ?P ? St?0 CA0 0 0某时 CA0(1?xa) CA0xaCx A0a22CAoxA2)2CAoxA2?xAe2?rA1?k1CP27.52rP???k1[CAo(1?xA)]?k2()?,平衡时，rP?0,?2???15?xAe?0.886222?2?k2CA4(1?xAe)0.5 ?rA?k1CA2?k2CPCS=k1CA2?k2CP2=k1[CAo(1?xA)]2?k2(dx10PFR中，V?(vo?CAo)?A?()(?rA)50

第四章 非理想流动反应器 1.在一反应器中进行2A?D?C,

xAf0.886?0dxAx7.5(1?xA)2?0.5(A)22?2.58m3

CA0?25mol/m3,r?0.025CAmol/(m3.min),VR?1L,流量1.8l/h,t=33.33min?t2?272.22min2.(1)多级混合模型（2）平推流（3）全混流（4）轴向扩散

解:

?rA?2?0.025CA=0.05CAmol/(l.min),k?0.05min?1?t2272.22VR12????33.33min?t ?? =2= =0.245V01.8/6033.332t??1=0.245 N=4.081,一级不可逆反应NCA025CA???6.181mol/lN4.081k??0.05?33.33????1???1??N?4.081???(2)平推流模型CA?CA0exp(?k?)?25?exp(?0.05?33.33)?4.723mol/l(1)多级混合 ??2?(3)全混流模型?=CA0-CACA0-CAC25? CA?A0??9.3756mol/lkCA1?k?1?0.05?33.33??rA?f2?2??2?(4)轴向扩散模型??2=???2???0.245,Pe?11.1?Pe??Pe?模型法：对化学过程已有一定深度的了解，但没有达到解析法所要求的能正确定量描述各参数之间的关系，用经验放大法也不理想，此时用模型法。模型法是人们对某一复杂的事物用数学全面正确描述的客观实体人为的做假定，并对该模型的定量描述作为客观实体的近似描述过程

2.在具有如下停留时间分布的反应器中，等温进行一级不可逆反应A→P，其反应速率

-1

常数为2min。

0?t?1E(t)???exp(1?t) t?1

试分别采用轴向扩散模型及离析流模型计算该反应器出口的出口浓度，并对计算结果进行比较。(1)全混流(2)轴向扩散(3)平推流(4)多级混合槽(5)凝聚流 解:

t =?tE(t)dt??texp(1?t)dt?2min ?t2??00???0?t?t?E(t)dt???1t2e1?tdt?4?5?4?1min2(1)全混流模型，一级不可逆反应?? CAf?t??1,??t?2min,??CA0-CACA0-CA?kCA??rA?fCA0CA0? ?0.2CA01?k?1?2?2(2)轴向扩散模型，一级不可逆反应，利用开-开条件??1 ??2 ???2=?t2?02?t?????0?2??t2?t?222??2??2???2??????2???/?1???1/22,Pe?7.657??Pe?Pe??Pe???????t?0?1?222??1?,?0?1.586minPe?07.657Pe)22??1?4k?0/Pe?1?4?2?1.5860/7.657?1.63??0.0845CA0??Pe1.63?7.657Pe?1.63?7.657e22)?1?1.63?exp()??1?1.63?exp()?1???exp()??1???exp(2222CA0dCCA0dCt1CAA（3）平推流模型，一级不可逆反应???1，?=t=2min，?=????lnA0CAf?0??rA?CAfkCAkCAf2CAf?CA0?4?exp(CA0?4?1.63exp(?Pe7.657)2CAf?CA0exp(?k?)?CA0exp(?2?2)?0.01832CA0(4)多级混合槽模型，一级不可逆反应??CAf?CA0k????1??N??Nt?0?1，?=t=2min，??2 =?t2?t?211==,N?44N?CA02?2???1??4??4?0.0625CA0(5)凝聚流模型，一级不可逆反应，间歇反应器：?=??0CA0CACA0dCCdCAA??=lnA0CA??rA?CAkCA??CA?CA(t)?CA0exp(?kt) cAf?CA??CA(t)CA0E(t)dt??CA0exp(?kt) exp(1?t)dt??CA0exp(?2t) exp(1?t)dt?0.04511CA011

4.某气液反应器，高20m米，截面积1m2。内装填料的空隙率为0.5。气液流量分别为0.5m3/s和0.1m3/s。在气液入口脉冲注入示踪剂，测得出口流中的示踪剂浓度如图所示，试分析塔中有无死体积。

?c?5(t?6) 6?t?9?c??2.5(t?15) 9?t?15

解：对气相，由图可知直线1与2的方程分别为：?tm??tE(t)dt (4-16) E(t)?0?c?? (4-12)0cdt?10s

tm?因此平均停留时间为：

???0?0tcdtcdt??96t?5(t?6)?dt??t??2.5(t?15)?dt91515?92

塔内流动气体所占体积为：V1?V气tm?0.5?10?5m3对液体：由于曲线对称，因此液体的平均停留时间为40s所以塔内流动液体所占的体积为：V2?V液tm?0.1?40?4m3因为填料空隙率为0.5，流体占的总体极为20?1?0.5?10m3所以静止流体所占的体积即死区为：Vd?10?5?4?1m3

六十七章 宏观反应动力学及反应器

1.在一固定床反应器中，填充5.40m3的催化剂。在550℃，101.33kPa下进行2A→2R+S的反应，用水蒸汽作稀释剂，反应物A与水蒸气的配比为1:4（摩尔比）。标准状态下加料量为1.0m3hr-1，出口转化率为50%，当反应速率采用?rA??1dnA（其中V是催化剂填充

Vdt体积）的定义时，550℃下的反应速率常数为1.0hr-1。若忽略外扩散的影响，并假定有效因子在床层内为一常数，求其有效因子。 解：

VR??V0V0?1.0?550?273.15?3.0135273.15m3hr-15.4?1.7919hr3.0135xAdxxAdxAA??cA0??cA0?0?R0???r?AA??由速率常数可知，此反应级数为一级?rA?kcA?A?2?1?21?0.5yA0??0.221?41?xA1?xAcA?cA0?cA01??AxA1?0.1xAxA0?A?yA0?A?0.1??cA0?dxA0.10.5?10?xA???0?1?xA?dxA1?xA??kcA01??AxA??1??11?ln?xA??7.12461?xA??0?7.12460.5?10?xA??0?1?xA?dxA0.5??1.7919?0.1???0.3976

2.在罗铝催化剂上进行脱氢，

?rA?kwCAmol/(g.s)，在0.1013MPA，773K时，

kw?0.92cm3/(g.s)，厚度8mm催化剂，孔半径48?10?10m，空容0.35，曲折因子2.5.

求有效因子

解：

1.0133?10?3MA?58 ?=?10?5cm ?rA?kw?pCAmol/(g.s) k?kw?p?0.92?p101.33?10?5kn???10.42?10,努特森扩散，D?DKd02?48?10?8T773?4850?2?48?10?8??1.7?10?2cm2/sM58Vg?p0.35?pV?LDe?PD?Dk??1.7?10?2?0.238?10?2?p S??0.4cm??2.5SS2DK?4850d0V?s?SSSkf'(CAS?De??0.4?0.92?p0.238?10?2?p ?7.864???1?11?1?11????7.864?tanh(3?7.864)3?7.864??0.120?s?tanh(3?)3???ss??

3.在一微型固定床，常压731K等温A分解，一级不可逆，床层5cm3，空隙率0.4，催化剂

直径2.4，A有效扩散系数1.2×10-2，A出口1.68×10-5，速度1.04×10-5，扩散因子。

1.04?10?5??R??1?0.4?1.733?10?5mol/(cm3颗粒.s)解：已知

?A?53C?C?1.68?10mol/cmASAG若不计外扩散阻力，则

?S由

?R?L???A224m??0.1375????，用试差法联DeCAG L?dp/6?0.0cS可算得由式S立求解得??0.387 ??0.92

4.在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630℃时，该反应的速率

-7(?r）=7.99?10pA，有效扩散系数为D=7.82╳10-4cm2s-1。A常数为，试求颗粒直径为3mme

的催化剂的效率因子。

-7p?cRT(?r）=7.99?10cART AAA解：气相可认为理想气体 -7?1?1k?7.99?10?8314?(273?630)s?6.0s反应速率常数

'f(c)?c f(cA)?1 AA计算西勒模数，因为

?S?所以

R3k0.156f'(cAS)??4.38?4De37.82?10

??计算效率因子

1?11??S??tanh(3?S)3?S?1?11?????tanh(3?4.38)3?4.38??0.21094.38???

?72?r?7.3?10pA，Pa单位Kpa，催化剂直径高A5,某催化反应在500℃，本征动力学方程

度均为5MM，密度0.8G/CM,A分压10.133，De=0.025CM3/S。计算效率因子。

解：

计算以浓度为变量的反应速率常数2（?rA）（?rA）?p=7.3?10?7(RT)2cAV?k?7.3?10?7?p(RT)2?7.3?10?7?0.8??8.314??273?500???2.412?10?7cm3.mol?1.s?1计算西勒模数2?VS2pAS2?10.1334==0.833cm f'?cAS??2cAS???3.153?106mol.cm?3SS0.5?0.5?+2?0.52RT8314?(273?500)4V?S?SSSk2.412?10?7f'?cAS??0.833?3.153?10?6?4.60De0.025?1?11???????0.20164.6tanh(3?4.63?4.6??????0.52?0.5计算效率因子?=1?11???S?tanh?3?S?3?S

6.常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在500℃时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.1╳10-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。 解：

?P??PVg?0.36?1.029g?cm?30.35T773.15?4850?1.1?10?6?M58kV?k?P?0.94?1.029?0.9673s?1DK?4850?d0?0.01948cm2s?1D?0.01948?0.36De?KP??0.003506cm2s?1?2?S?R3kV0.160.9673??0.8859De30.003506?1?e3?0.8859?e?3?0.88591?????3?0.8859?3?0.8859? 0.8859?e?e3?0.8859??1?14.2634?0.07011????0.8859?14.2634?0.07012.6577??0.7052?7.相对分子质量120某组分，该组分催化剂表面的浓度1.0?10mol/cm，实测反应速率

?531.2?10?5mol/cm3.s，催化剂直径0.2cm球体，孔隙率0.5，曲折因子3，孔径3?10?9m，

求效率因子。 解：

由于孔径很小，设想为克努森扩散（1）计算有效扩散系数De DK?4850?3?10?7De?DK273?6002?1cm.s?3.342?10?3cm2.s?1120?P0.5?3.342?10?3??5.57?10?4cm2.s?1?3f?cAS?cAS(2)设本征动力学方程（-rA)?kf?cA?，由于f?cA??f?cAS???cA?cAS?f'?cAS?cA?0时，f?cA?=0 f'?cAS?=222-rfc?????RkR????ASAS2?S=???故?-rA?S=9DecAS?S?9DecAS?3?DecAS?R?宏观动力学方程(?RA)???-rA?S????9DecAS?S???R?2R2?-RA?S0.121.2?10?5??????2.394?4?59DecAS95.57?10?1?102S?11?由效率因子与?S关系可知??=?S????2.394 ?S?2.7273tanh3?3??S?S??2S试差法求得??1?11?????0.3218?S?tanh?3?S?3?S?

第八章 气液反应动力 1.已知气液相反应A?B?R,

r??rA?20CACbmol/(cme.s)含A10%,?=3,?=0.15,D=2.2?10?5, KA?1.115?10-4,kAL?0.07,cb?3，单位容积床层宏观反应速率。

解：

液相中B组分浓度大，视为常数，本征速率将是拟一级反应?rA?20CACb=20?0.003CA=0.06CAmol/(cm3.s)计算?值kDALcBL?=?kAL20?3.0?10?3?2.2?10?5?0.0164?0.02属于慢反应，?=10.07-RA?kAL?(CAI?CAL)?(1??G)kCAICBLCAI?CAL?pApy202.6?0.1?1?6?3?A?mol.L?1.818?10mol.cmKAKA1.115?104CAI1?(1??G)kcBLkAL??1.818?10?61?(1?0.15)?20?0.0030.03?3?1.462?10?6mol.cm?3-RA?kAL?(CAI?CAL)?0.07?3?(1.818?1.462)?10?6?7.467?10?5mol.L?1.s?1

2.若采用NaOH水吸收CO2. 25度，（1）纯水，气液膜阻力比（2）（3)

kAG?0.789,KAL?25,KA?3039.9,DAL?DBL,

PCO2?1.0133KPa,CNAOH?2mol/L吸收速率

PCO2?20.244KPa,CNAOH?0.2mol/L,吸收速率

解：

1k（1）AGKAKAL1?0.7893039.925?1:96传质为液膜控制，可忽略气膜传质阻力及浓度差PAG=PAL(2)?A??1,?B??20CBL??BkAGDAL?20.789DALPAG????1.0133?0.064mol/L?CBL?AkALDBL?125DBL反应面与相界面重合???，CAL=0KA111??? KG?KAGKGKAG?KALKAG(?RA)?KG(PAG?KACAL)?KGPAG?0.789?1.0133?0.8mol/(m2..h)0(3)CBL??BkAGDAL?20.789PAG???20.244?1.278mol/L?CBL?AkALDBL?125相界面与反应面不重合，反应在液膜内，CAL=0CAI=PAI20.244?DC?1?0.2??0.00666mol/l ?=1+ABLBL?1??16KA3039.9?BDALCAL?2?0.00666KA1113039.9???? KG?0.1128mol/(h.m2.kpa)KGKAG?KAL0.78916?25(?RA)?KG(PAG?KACAL)?0.1128?20.244?2.283mol/(m2.h)

3氨与硫酸的反应飞速不可逆

NH3(A),H2SO4(B),(NH4)2SO4(R)

KAG?3.45?10?3kmol.m?2.s?1.kpa?1,KAL?0.005,HA?0.74,DAL?DBL

（1）氨分压6.08kpa，硫酸浓度是0.4kmol/l，总反应速率。 （2）硫酸浓度3kmol/l，求速率。 解;

(1)由反应式知：?A??1,?B??0.5，反应是飞速瞬时反应?BkAGDAL13.45?10?3?6.08C?PAG=?=2.10kmol/l?AkALDBL20.005?DC0CBL?0.4kmol/l?CBL 则?=1+ABLBL CAI?HAPA?0.74?6.08?4.50kmol/l?BDALCAL0BL?10.41?11???2?1??1?0.5??1.04 -RA???PA????6.08?0.011kmol.m.h??3?4.5KHK?3.45?100.74?0.005?1.04??AAL??AG0(2)CBL?3kmol/l?CBL ,????1?1?RA?kAGPA?3.45?10?3?6.08?0.21kmol.m?2.h?1

4.在填料塔中用浓度为0.25mol·L-1的甲胺水溶液来吸收气体中的H2S，反应式如下：

H2S+RNH2→HS-+RNH3+ (A) (B) (R) (S)

反应可按瞬间不可逆反应处理，在20℃时的数据如下：F=3╳10-3mol·cm-2s-1；cT=55.5mol·L-1；pT=101.3kPa； kALσ=0.03s-1；kAGσ=5.92╳10-7mol·cm-3kPa-1s-1；DAL=1.5

-52-1-52-1

╳10cms；DBL=1╳10cms；HA=11.65kPa·L·mol-1。为使气体中H2S浓度由1╳10-3降到1╳10-6，求最小液气比和所需填料高度。 解：

FpA2?pA1p?LcA2?cA1cT3?10?3?1?10?3?1?10?6??L??0.25?0??55.5??L?6.65?10?4最小液气比??L?6.65?10?4?F????3?0.22min3?10c0????B??kAG??DAL?BL????A?????k?AL?????D?BL??pAG????5.92?10?7??1.5?10?5???0.03???????1?10?5???103?101.3?3?10?6mol?cm?3?3?10?3kmol?m?3cBL?0.25kmol?m?3c0BL?cBL???pAi?0KAG??kAG?Z?F?pA1dpAFpApkAG?pp?ln2

A2ApkAG?pA1?3?10?3101.33?5.92?10?7ln10?310?6?230.37cm5.在一逆流操作的填料塔把有害A含量从0.1%降到0.02%。

?KAG?0.3158 ?KAL?0.11 HA?12.67 L=700 F=100 P=101.3

（1）总浓度56kmol/l的水，球填料高度。（2）高浓度kAL?KBL,?A?1,?B??1

解

B0.8kmol/l，

：

(1)对塔顶和塔内某一界面物料衡算p?pA1c?cFA?LATA1pcp?101.3?0.0002c?0100?A?700A 7.895?10?2pA?1.6?10?3?cA101.356?选择几个pA,计算cA,利用亨利定律求出与之平衡p?A,算出推动力pA-pA1KAG??1kAG??HA112.67???129.9 KAG??7.698?10?3kmol.m?3.Kpa?1.h?1kAL?0.31580.1FdYA?FdpAF?KAG?(pA?p?A)dz Z=ppK??p1pA2dpA100?p?p?101.3?7.698?10?3?0.10130.02027dpA?513mp?p?AGAA(2)由物料衡算FpA?pA1p?LcA?cA1Lp700101.3cT pA?pA1=Fc(cB1?cB)??(0.8?cB2)T10056p10.133?101.3?0.001A?10.133?12.666cB2则cB2?12.666?0.7920kmol/lcBL?c0BL的瞬间反应???，pAL=0，KAG??kAG?Z?F?p1dpAFpA2?100pKAG?p?0.3158ln(1?10?3?101.3?A2p?pK??2?10?4?101.3???5.03mAAG?lnpA1101.3?

AA

(1)对塔顶和塔内某一界面物料衡算p?pA1c?cFA?LATA1pcp?101.3?0.0002c?0100?A?700A 7.895?10?2pA?1.6?10?3?cA101.356?选择几个pA,计算cA,利用亨利定律求出与之平衡p?A,算出推动力pA-pA1KAG??1kAG??HA112.67???129.9 KAG??7.698?10?3kmol.m?3.Kpa?1.h?1kAL?0.31580.1FdYA?FdpAF?KAG?(pA?p?A)dz Z=ppK??p1pA2dpA100?p?p?101.3?7.698?10?3?0.10130.02027dpA?513mp?p?AGAA(2)由物料衡算FpA?pA1p?LcA?cA1Lp700101.3cT pA?pA1=Fc(cB1?cB)??(0.8?cB2)T10056p10.133?101.3?0.001A?10.133?12.666cB2则cB2?12.666?0.7920kmol/lcBL?c0BL的瞬间反应???，pAL=0，KAG??kAG?Z?F?p1dpAFpA2?100pKAG?p?0.3158ln(1?10?3?101.3?A2p?pK??2?10?4?101.3???5.03mAAG?lnpA1101.3?

AA

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