吸收吸附催化习题讲解最新

1、第七章吸收吸附催化习题讲解吸收计算1.某吸收塔填料层高度为2.7m,在101.3kPa压力下，用清水逆流吸收混和气 中的氨，混和气入塔流率0.03kmol/(m3s)，含氨2% (体积)，清水的喷淋密度为 0.018kmol(m2 s)，操作条件下亨利系数E为60kPa，体积传质系数为 kya=0.1kmol/(m3 s)，试求排出气体中氨的浓度。解：因为NH3易溶于水，所以属于气相控制。可依式9.752=旦|门凹计算kGaP Pa2又 Pa1=0.02X 101.3X 1033 =2.026X 10 PaKGa=kya/p将题中所给数值代入式9.75，有0.03, 2.026 1032.7l

2、n(kyaP/P)Pa2PA2=0.25Pay2=PA2/P-4=2.50X 104/101.3-4=2.47X 104%9.4在温度20C,压力1.013X 105Pa条件下，填料塔中用水洗涤含有 8%S6 的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO2浓度降至1%,每小时净化烟气量为300m3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。解：在 20C，1.01 x 105Pa条件下查表 92得 E=0.355X 104kPa。Em=P=0.355 071.01 05=35.1由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律从而最小气液比为：丄 =% 一丫2G min _x-Lmin8%-1%c

3、 cc3 0 08%门035.13=9213.25m/h2.试计算用H2SO4溶液从气相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料层高度。已知：气体混和物中NH3的分压进口处为5X103Pa,出口处为103pa。吸收剂中 H2SO4浓度；加入时为0.6kmol/m3，排出时为 0.5kmol/m3。 Kg=3.5Xraq10-kmol/(m h Pa), KL=0.05m/s, H=7.5 x 10-kmol/(m Pa),气体流量 G=Gs=45kmol/h，总压为 105Pa。解：NH3与H2SO4反应方程式为：1 1NH4OH+3H2SO4 =3(NH4)2SQ +H2O又已知 Pa1 =5x 1

4、03Pa PA2=103Pa CB1=0.5kmol/m3 CB2=0.6kmol/m335G=45kmol/m3P=105Par=1/2代入式 9.27 有 Na= (G/P) ( Pai-Pa2)=(L/rP 1) ( Cb2-Cbi)Na= (45/105) (5X 103-103)=(2L/Pi) (0.6-0.5)得 L/Pi=9计算临界浓度(Cb) c：S=PiH/P=Pi=0.013PiL/SG=9/ (0.013X 45)=15.4kL/ (1+kG) =0.05/ (3.5X 10-6/7.5X 10-4)=11r=PS/(r p l)35Pai/L=5 x 103/0.02

5、6X 105=1.92L/(SG) Cm g/ ) 代入式 9.77a. ( Gb ) c= ih /(l+kG)+(L/SG)15.475+1.9211 15.43=0.364kmol/mT (Cb)cCbi二由式9.75计算塔高Z=KblnPaiPA2455 103= In l3.510=2.07m吸附计算3常压和30r下，用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气，废气中丙酮含量 为11.6% （体积计），若其吸附等温线符合朗格缪尔方程 （A=0.80, B=0.25X10-3） 试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气量为1000m3/h （操作状态），要吸 附其中丙酮的99%需要多少k

6、g活性炭？ （3）用饱和蒸气脱附，直至离开的气流 中丙酮含量降至0.16%（体积计），丙酮的回收率是多少？解：由题意，其朗格缪尔方程式为：BPXt = A1 BP= 0.80.25 10”P10.25 19 P则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 需要吸附的丙酮量为1000 273111.6%0.99 M 丙酮30322.4=4.62X 58=268kg/h活性炭需要量为：型 二334.9kg/h0.80 丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%，则其回收率为116虫100%11.6=98.6%4.用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器，床层直径1.1m，处理气量为0.245m3/s，

7、吸附剂为柱形，直径 dp3mm柱高4.2m,填充空隙率&为0.55，气 体吸附温度为20 r，试计算气体通过吸附床压降为多少？解：查得20C, 101.325kPa下空气密度1.2kg/m3,动力粘度为1.8 X 10-5Pd -S，此时气速u=0.245=0.258m/s 代入式(10.30)-1.12= 1150U 仁75片名dp名u2dp=220.24 P=220.24X 4.2=924.99P a有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐，装填厚度为 0.8m，活性炭对溶剂的净活 性为13%填充密度为436kg/m3，吸附罐的死层为0.16m,气体流速为0.2m/s ； 气体含溶剂浓度为700mg

8、/m,试问该吸附器的保护作用时间为多长？解：设1用气体质量为wkg700 10-6o=WG s=0.2W贝U Y)Gs=0.2X 700X 10-6吸附床的穿透时间:Xt ?s ZGsY0=KZ0.13 436= 0.27 700 100.8=4.05X 105X 0.8=3.23X 105sX 105t o=KZ=4.05 X 105X 0.16=0.65 X 105sT = T b- T o = (3.23-0.65)5=2.58 X 10s=71.7h5.常压和25 T下某车间每小时排放104m的废气中含有0.2632% （体积计）的 HS,拟用分子筛脱除99%勺H2S分子，分子筛的堆积

9、密度为730kg/m3，吸附塔操 作周期为：吸附5h，脱附再生2h，冷却1h，试确定饱和吸附量为30%（重量） 时分子筛用量和吸附塔的尺寸。解：1.013 X 105Pa和273k时，废气中H2S的摩尔数为104 2731030.2632% -29822.43=1.076 x 10mol/h3废气中 HS 的质量为 1.076 x 10 x 34=36.6kg/h 分子筛需用量 弩 =122kg/h0.30 吸附周期为8h，所以吸附塔为分子筛的装量为122x 8=976kg吸附塔的体积为976 = 1.34m3730催化习题6用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NO的尾气。尾气排放量为13000

10、riVh(标态)，尾气中含有 NQ为0.28%、2为95% HO为1.6%,使用的催化剂为 巾 5mmf求形粒子，反应器入口温度为 493K空速为18000h-1，反应温度为533K,空 气速度为1.52m/s。求：(1) 催化固定床中气固相的接触时间；(2) 催化剂床层体积；(3) 催化床床层层高；(4) 催化剂床层的阻力。提示：在尾气中N的含量很高，在计算时可取用 N的物理参数直接计算。在 533K时卩 n2=2.78 x 10-5Pa s， p N2=1.25kg/m3, =0.92。1解：接触时间tno=Vsp= 1=180005=5.6x 10- h床层体积vr= Qno Vsp=1

11、3000=18000=0.72m3 床层高度：由式f= QnoUo=130001.52 36000=2.38m2即D2 =2.38，得 n D2=9.50m24代入下式L=4VJ(1 - e)jtD24 0.72(1-0.92)9.50=3.79m 床层阻力雷诺准数_ dsUoen=w - J=5x103x1.52x1.25=2.78 10 (1-0.92)=4272150摩擦阻力系数：= 1.75Rem=1.79计算压降 P =，mL：Uo(1 -；) dm_1.79汉3.79汇1.25.522 汉(1 0.92)=35 10(1-0.92)3=402.75Pa7将处理量为25mol/min

12、的某一种污染物送入催化反应器，要求达到74%勺转化率。假定采用长6.1m，直径为3.8cm管式反应管，试求所需催化剂量及反应 管数。设反应速度为R=-0.15 ( 1-Xa)，单位：kmol/ (催化剂min)，催化剂的填 充密度为580kg/m3。解：由式11.28=XAffdXA得得sN AOoYaX催化剂质量W=sNao AFdxAoYa0.74dXA=580X 25X10-3o -0.15(1-Xa)=130kg/min催化剂体积用量：由Wp sVr得VR=W/p s=130/580=0.224m3/min单管体积：VD2L =3.14/4 X (3.8 X 10-) X 6.14=6

13、.9X 10-3mn=V r/V=0.224/6.9 X10-3=338为减少SO排放，拟用一催化剂将 SO转化为SQ。已知：进入催化器的总气 量为7320kg/d，SQ的质量流速为230kg/d，进气温度为250E。假如反应是绝 热反应，并要求不大于 SO的允许排放量56.75kg/d，试计算气流出口温度为多 少。SO氧化成SO的反应热Qs2是171667J/mol，废气热容是3.475J/(gK)。解：因为反应为绝热反应所以qB=0反应后混合气体质量：反应式为 SG+1/202=SO反应的 SO量：230-56.75=173.25kg/d所以产生的 SO量：173.25 X 80/64=216.56kg/d则反应后混合气体流量：7320-230+56.