复习资料02.doc

复习资料一、主要内容第三章传质速率和总传质系数，气液相传质设备的作用，x-y相图，相对挥发度，平衡线及其方程（平衡关系式），操作线及其方程，物料衡算，q值的意义，回流比和最小回流比，理论板和理论级数，逐板计算法，图解法，简捷计算法，气液相组成在相图上的表示，塔板效率，吸收的平衡关系式和物料衡算，传质单元数法，对数平均浓度差法；第四章四种反应器，四种流动模型，模型参数，停留时间，空间时间，分布函数，典型模型的E（t），反应器的物料衡算和热量衡算，典型反应器的计算（除一维扩散模型）和选择，化学膨胀因子，体积膨胀率，绝热反应计算，固定床催化反应器的设备类型，固定床反应器拟均相模型的计算，反应器的生热和去热，热稳定性的判据。二、主要公式， ， q F = q D + q W ， q F xf = q D xd+ q W xwq V = q L + q D ， R= q L / q Dq V = q V + (1-q ) q F ， q L = q L + q q F , , , , , , , 三、例题1. 在精馏操作时，若用塔顶蒸气预热加料料液时，则这样的料液的q 1。2. 吸收过程中混合气体中惰性气体的量一定，填料塔的传质单元数N0G由下列哪些因素决定（必须标出所有正确的）：总传质系数混合气进塔组成吸收剂的量填料比表面积气液平衡关系3. 用纯水逆流吸收空气中的SO2，其摩尔分数为10%，使尾气仅含0. 5%，而1000mol水流出吸收塔时溶有2 .79mol SO2 。SO2在两相间的平衡关系为Y=26.7X，试求吸收塔的传质单元数N0L。(Key：X1*=0.00412， X2*=0.000187， Xm= 0.000582， N0L= 4.79)4. 一个由8块实际塔板与塔釜组成的精馏塔，在全回流条件下实验，通过Fenske公式，可评价“有效板数”（即理论板数）。现用苯甲苯理想溶液实验，测得塔釜中含轻组份苯4. 1%（摩尔分数，下同），塔顶馏出液含苯96. 0%，塔釜上第一块板上的液相组成为9. 5%，1.将塔釜视为平衡级（理论级），求相对挥发度；2.求理论塔板数；3.求上述8块板的全塔效率；4.实际精馏中，进料为含苯50 %的泡点苯甲苯溶液，欲得到含苯90%的塔顶馏份，求最小回流比。解：1. x8=9. 5%全回流下 yw= x8=9. 5%由 解得 =2. 462. 3. 4. xf = 0. 5, yf = 0. 711泡点进料， 5. 以产率或选择性为优化目标选择理想均相反应器时，对平行反应主要是根据主、副反应的 反应级数 ；而对连串反应，则是根据不同的 目的产物 。6. 氯丁橡胶单体氯丁二烯（R）是由二氯丁烯（A）碱脱而得： A R当pH恒定时为准一级反应： 50，pH=13.7时，。所用反应器的停留时间分布密度函数（min-1）为：若用多釜串联模型拟合，求该反应器的空间时间和反应器的出口转化率。解：minmin2 (min)代入min得 解得： ，7. 在活塞流反应器中进行气相裂解反应： AB+C已知该裂解反应为一级不可逆反应，其动力学方程为，在0.1 MPa和270 操作时，kp=7.8510-3 molm-3s-1kPa-1，当原料处理量为0.07 m3s-1，裂解转化率达80时，所需反应器体积为多少？ 解：， yA,0=18. 生产醋酸乙烯是在固定床反应器中进行的等温等压气相反应：C2H2 + CH3COOH CH3COOCH=CH2 A B C表观反应速率 原料气按反应消耗的比例配比（摩尔比），每小时处理上述原料气1120标准立方米(22.4L/mol)。试计算使转化率达50% 的催化剂用量。（提示：）解：， , kPa， (kmol/ h) kPa由于反应速率是以催化剂质量为基准的，故用公式常用积分参考题1. 以下各项中哪一项表示的是传质过程中气膜一侧的传质推动力( D ) (A) p-p* ; (B) c-ci ; (C) Y-Y* ; (D) p-pi 。 2. 对于填料吸收塔, 若操作条件一定, 只是将填料层增高一些, 则塔的传质单元高度H0G 将 不变 , 传质单元数将 增加 。3. 精馏时加大回流比R, 将使精馏段操作线的斜率 增大 , 截距 减小 , 从而 增加 物质在塔板进行传质过程的推动力(y*-y)。4. Peclet数Pe，反应器内 完全无 返混，趋近于 活塞流 模型； Pe0，反应器内 完全 返混，趋近于 全混流 模型。5. 有一个连续精馏塔在常压下分离苯甲苯混合液，原料液中含苯的质量分数为0.25, 塔顶馏出液中含苯的质量分数为0.98, 塔底残液中含甲苯的质量分数为0.98, 料液于泡点温度进塔，加料板上液体组成可视为与料液组成相同。操作回流比R为5.39。如果假设加料板的塔板效率为100，试求加料板上一层塔板下流的液体组成及加料板下一层塔板上升的蒸气组成。（苯摩尔质量MA=78.1 kgkmol-1，沸点(Tb)A=353.1 K；甲苯摩尔质量MB=92.1 kgkmol-1，沸点(Tb)B=383.6 K）。解：xf=0.282，xd=0.983，xw=0.024 (3分)lg=9.178=0.3800=2.40 (2分)设加料板为由塔顶下数第n层塔板, xn =xf =0.282yn =0.485由精馏段操作线方程: yn =xn-1 +=0.844xn-1 +0.154=0.485可得上一层塔板下流的液体组成: xn-1=0.392 (6分)操作线交点为: xq= xf=0.282, yq =0.844 xq0.154=0.392提馏段操作线方程: yn+1 =1.43xn -0.0102yn+1 =式中: qd = 0.269qf ，R=5.39 ，xw=0.024由此可得: yn+1 =1.43xn -0.0102 （3分）xn =xf =0.282则下一层塔板上升蒸气组成为: yn +1 =1.430.282-0.0102=0.393 （2分）6. 对某工业管式反应器用脉冲法测得停留时间分布密度函数如下：t/min0246810121416c(t)/kgm-306.512.512.5105.02.51.00利用上表数据可得： =1，=6.24，=47.44，现拟用多釜全混流模型来模拟此管式反应器，求：模型参数N及该管式反应器的空间时间。空间时间=6.24 min (4分) =-()2 =-6.242=8.50 min2 (2分) =8.50/6.242=0.218, N =4.6 (4分)7. 在全混流反应器（CSTR）和活塞流反应器（PFR）组成的串联体系中（CSTR在前，PFR在后）进行醋酸甲酯的水解反应，CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH A B C D产物CH3COOH在反应中起催化的作用。其反应速度方程为(-rA)=kcAcC。式中反应速度常数k=1.10610-6 m3mol-1s-1，醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500 molm-3和50 molm-3，若最终转化率为80，且定义全混流反应器中反应速度达最大值时的转化率为最佳转化率，试求：（1） 全混流反应器的最佳转化率为多少？（2） 物料在全混流和活塞流反应器中的空间时间各为多少？（提示：）解：(1) (-rA)=kcA,0(1-xA)(cA,0xA+cC,0) =kcA,02(1-xA)(xA+) =1.10610-