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《化学反应工程》第二版习题

速率采用?rA??1dnAVdt（其中V是催化剂填充体积）的定义时，550℃

-1

下的反应速率常数为1.0hr。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。

5. 在T?x图上，①为平衡曲线，②为

x ① 最佳温度曲线，AMN为等转化率曲

线，指出最大速率点和最小速率点。A ② D M BCD为等温线，指出最大速率点和C N 最小速率点。

B T 6. 在T?x图上，定性绘出三段间接换

热SO2氧化反应的操作线。

在T?x图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线。

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《化学反应工程》第二版习题

第七章习题

1. 某合成反应的催化剂，其粒度分布如下：

6

dp╳10/m 40.0 31.5 25.0 16.0 %/(wt) 4.60 27.05 27.95 30.07

10.0

6.49

5.0 3.84

已知εmf=0.55，ρP=1300kg.m-3。在120℃及101.3kPa下，气体的密度ρ=1.453

-3-2

kg.m，μ=1.368╳10mPa·s。 求初始流化速度。

-6

2. 计算粒径为80╳10 m的球形颗粒在20℃空气中的逸出速度。颗粒密度

ρP=2650 kg·m-3，20℃空气的密度ρ=1.205 kg·m-3，空气此时的粘度为μ=1.85

-2

╳10mPa·s。

3. 在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为51╳10-6m，颗粒密度ρP=2500

kg·m，静床空隙率为0.5，起始流化时床层空隙率为0.6，反应气体的密度为1 kg·m，粘度为4╳10mPa·s。试求： 1．初始流化速度 2．逸出速度 3．操作气速

4. 在一直径为2m，静床高为0.2m的流化床中，以操作气速u=0.3m·s-1的空

气进行流态化操作，已知数据如下： dp=80╳10-6 m，ρP=2200 kg·m-3，ρ=2 kg·m-3，μ=1.90╳10-2mPa·s，εmf=0.5

求床层的浓相段高度及稀相段高度。

5. 例7-3中如果要求出口气体中关键组分转化率为xAf=0.98，催化剂用量应取多少？

6. 例7-3中如果将操作气速由u=0.12m·s-1提高到0.2 m·s-1，出口气体中关键

组分转化率是多少？床层高度有何变化？

-3

-2

-3

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《化学反应工程》第二版习题

第八章习题

1. 以25℃的水用逆流接触的方法吸收空气中的CO2，试求在操作时

（1） 气膜和液膜的相对阻力是多少？

（2） 采用哪种最简单形式的速率方程来设计计算吸收塔。 已知CO2在空气和水中的传质数据如下： kAG=0.789mol·hr-1m-2kPa-1 kAL=25L·hrmHA=3039.9kPa·L·mol-1

-1

-2

2. 若采用NaOH水溶液吸收空气中的CO2，反应过程属瞬间反应

CO2+2OH-=2H++CO32-

吸收温度为25℃（题1数据可用），请计算： （1） 当pCO2=1.0133kPa，cNaOH=2mol·L-1时的吸收速率； （2） 当pCO2=20.244kPa，cNaOH=0.2mol·L时的吸收速率； （3） 他们与纯水吸收CO2比较，吸收速率加快了多少倍？

3. 用纯水吸收CO、O2等气体中少量的NH3，已知在操作温度(10℃)下NH3

的亨利系数HA=1.01kPa·L·mol-1；CO2，O2亨利系数HA=1.01╳105 kPa·L·mol-1。试求

假定NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且kAG=4.05╳10-3 mol·cm·kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm·s-1。 （1） 气膜和液膜阻力各为多少？ （2） 应采用哪种形式的速率式？ （3） 采用化学吸收是否都可用？为什么？

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)

-3-2-1

反应可按瞬间不可逆反应处理，在20℃时的数据如下：F=3╳10mol·cms；cT=55.5mol·L-1；pT=101.3kPa； kALσ=0.03s-1；kAGσ=5.92╳10-7mol·cm-3kPa-1s-1；DAL=1.5╳10-5cm2s-1；DBL=1╳10-5cm2s-1；HA=11.65kPa·L·mol-1。为使气体中

-1

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《化学反应工程》第二版习题

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。

-3-1

5. 已知气液反应A(g)+B(l)→P(l)的本征动力学方程是?rA=k2cAcB mol·cms，

反应在70℃下进行时，k2=20cmmols。在一搅拌充分的反应器内，将含

2-3

A为20%的气体在总压为101.33kPa下通入，若比表面积σGL=3.0cmcm，εL=0.85，DAL=2.2╳10cms，HA=1.12╳10kPa·L·mol，kAL=0.07cm·s。气相阻力可忽略不计，求当cB=4.0╳10-3mol·cm-3时的以单位容积床层计的宏观反应速率。

6. 在半间歇鼓泡塔中进行苯氯化生产一氯化苯的反应：

Cl2(G)+C6H6(L)→C6H5Cl+HCl

(A) (B) (R)

为了控制副反应，确定苯的最终转化率为0.45。某装置年生产能力为8万吨一氯化苯（每年以7000小时计）。反应生成一氯化苯的选择性SR=0.95。在操作条件下，已知DAL=7.57╳10-9m2s-1；cAI=1.03kmol·m-3；kAL=3.7╳10-4 m·s；?rA=?rB=kcAcB； k=2.08╳10 mkmols；ρB=810kg·m；比表面积σ=200m2m-3；装填系数υ=0.7；平均气含率εG=0.2，每批料辅助生产时间t’=15min，计算所需鼓泡塔反应器容积。

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-4

-3

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2-1

4

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3

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