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《催化反應(yīng)工程ii習(xí)題及參考解答_ii》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、催化反應(yīng)工程-II習(xí)題參考答案9-1.脈沖示蹤實(shí)驗(yàn),示蹤劑用量30g,流量1L/min,測定出口濃度數(shù)據(jù)如下:t,min012345678910c(t),g/L00356643210請判斷此示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否可靠?如可靠繪出它的E(t),F(xiàn)(t)曲線。解:首先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性示蹤劑注入量Q=30g出口檢測到的示蹤劑總量注入示蹤劑與檢測示蹤劑一致,說明示蹤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。用脈沖示蹤法所得數(shù)據(jù)可直接得:數(shù)據(jù)如下:t,min012345678910c(t),g/L00356643210E(t)000.1000.1670.2
2、000.2000.1330.1000.0670.0330F(t)000.0500.1830.3670.5670.7330.8500.9330.9831作圖。(注明:因數(shù)值積分方法不同,E(t)、F(t)的結(jié)果可略有差別)79-2.試畫出下列理想反應(yīng)器組合的停留時間E(t)和F(t)函數(shù)曲線:(1)(2)(3)設(shè)想幾種反應(yīng)器操作,使其與全混釜的E(t)曲線相近解:(1)平推流與全混釜并聯(lián),兩種停留時間分布特征各自獨(dú)立,按流量分率疊加E(t)=v1/(v1+v2)Ep(t)+v2/(v1+v2)Em(t)=0.2Ep
3、(t)+0.8Em(t)Ft=0tEtdttm=V2v2=10min,tp=V1v1=5min,F(t)1t(min)5100.2E(t)0.8t(min)510(2)平推流與全混釜串聯(lián),平推流的作用在于產(chǎn)生停留時間滯后,全混釜控制停留時間分布特征。tm=V1v=1min,tp=V2v=1min,7(3)以下反應(yīng)器操作的停留時間分布于全混釜相似2側(cè)線進(jìn)料活塞流2側(cè)線出料活塞流2不同長度活塞流并聯(lián)2循環(huán)比無窮大的循環(huán)反應(yīng)器9-3.液液二級均相反應(yīng)A+B→產(chǎn)物,已知CA0=CB0,此反應(yīng)在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行,可得轉(zhuǎn)化
4、率為99%。今在體積相同的某實(shí)際反應(yīng)器中進(jìn)行該反應(yīng),脈沖示蹤測得實(shí)際反應(yīng)器內(nèi)的停留時間分布數(shù)據(jù)如下表所示:t(min)012345681015203041526780c(t)mol/L095781909086776747321573107進(jìn)料情況及反應(yīng)條件均不變。求:(1)用一維軸向擴(kuò)散模型計(jì)算轉(zhuǎn)化率為多少?(2)用多級串釜模型計(jì)算轉(zhuǎn)化率為多少?串釜數(shù)目為多少?解:計(jì)算根據(jù)出口濃度變化計(jì)算平均停留時間及方差:tcc*Dtt*c*Dtt2*c*Dt (ti-t平均)^2*c*Dt00000 0194.52.251.
5、125 1093.9232573349.574.25 7026.06838169172.5431.25 12746.2449085.5299.251047.375 13555.62590904051822.5 12092.61686884842662 9871.78287716311417987 13472.751067144129611664 7241.61815472853562.544531.25 3676.1272032197.53456.2560484.38 391.828830152355875146
6、875 18650.034171214295.5152490.3 45579.59523552557.5118923.8 50857.31671301785106207.5 565298006.5477.7535114.63 21422.3求和 344662160725859690316.3 274206.8 t平均st2s2st2 16.09147170.63270.658978170.63277由平推流反應(yīng)器結(jié)果可知:(等摩爾進(jìn)料的雙分子反應(yīng)可視為二級反應(yīng))1)用軸向擴(kuò)散模型(返混較大)采用
7、閉式邊界:查圖得:2)多級混合模型查圖可得:1-xA≈0.05∴xA=1=0.06=95%(注:查圖允許有誤差)也可以按串釜計(jì)算:相當(dāng)于1個CSTR+0.52個CSTR(大小釜串聯(lián),其τ1、τ2不同,總停留時間與平推流反應(yīng)器相同)(注:此題注重方法,積分、讀圖數(shù)值允許有一定偏差)10-1.流化床反應(yīng)器內(nèi)徑dt=0.152m,流化床層高度Lf=0.305m,以單位體積催化劑為基準(zhǔn)的氣體體積空速為Fv=125m3(氣體)/(h·m3)(催化劑顆粒),催化劑顆粒密度ρp=2200kg/m3,氣體密7度ρg=1.2kg/
8、m3。氣體粘度μ=1.8×10-5Pa·s,床層壓降ΔP=4000Pa。試求:(1)氣體的表觀流速為多少?(2)此流速下催化劑的最小粒徑應(yīng)為多少才能不被氣體帶出?(假定顆粒不發(fā)生團(tuán)聚)解:令ef代表流化床空隙率,根據(jù)流化床壓降等于單位面積上的床重,有:將上式代入數(shù)據(jù)可得:ef=0.39氣體體積空速是氣體體積流量與催化劑體積之比,即:FV=vVp=vA?Lf?(1-εf)表