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化学反应工程

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计算题

今有含SO2的空气需要净化处理,采用以活性碳为催化剂,以水为液体介质 的滴流床反应器在0.101Mpa,25℃下将SO2氧化为SO3,溶于水而成稀硫酸从反应器底部流出,反应的控制步骤是氧在催化剂表面的吸附,反应速率可用下式表示: 

式中rA为以O2表示的反应速率,CA0为催化剂表面处的O2浓度,单位为mol/cm3;已知:内扩散有效因子η=0.6,堆密度ρb=1.0g/cm3,一级反应速率常数k=0.06cm3/g﹒s,床层孔隙率ε=0.3,kLaas=0.3s-1,kLaL=0.03s-1,气体的流量=100cm3/s,O2在水中溶解度的享利常数H=5.0;反应器直径10cm,塔顶入口处气体组成SO22%,O219%,N279%,试求SO2的转化率为80%时滴流床反应器的床层高度。

【参考答案】

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问答题 在活塞流反应器中等温等压(5.065×104Pa)下进行气相反应: 式中PA为A的分压Pa,原料气含量A10%(mol),其余为惰性气体。若原料气处理量为1800标准m3/h,要求A的转化率达到90%,计算所需的反应体积及反应产物Q的收率。

问答题 于277℃,1.013×105Pa压力下在活塞流反应器进行气固相催化反应: 催化剂的堆密度为700kg/m3,在277℃时,B的转化速率为: 式中的分压以Pa表示,假定气固两相间的传质阻力可忽略不计。加料组成为23%B,46%A,31%Q(均为重量%),加料中不含酯,当XB=35%时,所需的催化剂量是多少?反应体积时多少?乙酸乙酯的产量为2083kg/h。

问答题 二氟一氯甲烷分解反应为一级反应:  流量为2kmol/h的纯CHClF2气体先在预热器预热至700℃,然后在一活塞流反应器中700℃等温下反应。在预热器中CHClF2已部分转化,转化率为20%。若反应器入口处反应气体的线速度为20m/s,当出口处CHClF2的转化率为40.8%时,出口的气体线速度时多少?反应器的长度是多少?整个系统的压力均为1.013×105Pa,700℃时的反应速率常数等于0.97s-1。若流量提高一倍,其余条件不变,则反应器长度是多少?

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