化工课堂例题

1、2020/6/25，1，实施例5-1:在常压和20下，氨在水中的平衡数据测量如下：浓度为0.5gNH3/100gH2O的稀氨水上方的平衡分压为400帕。在此浓度范围内，相平衡关系可用亨利定律表示，并尝试了亨利系数E、溶解度系数H和相平衡系数M。(氨水的密度应为1000千克/立方米)，2020/6/25，2，实施例5-2:某个系统的温度为10，总压力为101.3千帕。在这种情况下，试着找出每立方米水中与空气充分接触后溶解了多少克氧气。(亨利系数E=3.31106千帕，在这种情况下)，因为，因此，解决办法：空气被视为理想气体。根据道尔顿分压定律，气相中氧气的分压为，2020年6月25日，3，实施例

2、5-3:已知低浓度气体的吸收符合亨利定律，其膜传质系数KG=0.0。平衡关系y*=102x是已知的，吸收剂(H2O)从塔顶喷洒，塔内操作压力为786mmHg。例5-4含少量氨的空气在101.33千帕和20下被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.1510-6kmol/(m2skPa)，液膜传质系数kL=1.8110-4kmol/(m2skmol/m3)，溶解度系数H=0.72kmol/(m3kPa)。气液平衡遵循亨利定律。求出气相和液相的总传质系数。解决方法由于材料体系遵循亨利定律，所以有：气膜阻力占总阻力的百分比为：属于气膜控制。在2020年6月25日的实施例5-5中，氨-空气混合物中的氨被20

3、的清水逆流吸收。已知混合气体的温度为20，总压力为101.3千帕，氨的分压为1.0133千帕。在操作条件下，系统的平衡关系如下：如果吸收剂的量是最小量的两倍，试着找出(1)塔内每小时所需的淡水量是多少？(2)塔底液相浓度(以摩尔分数表示)。2020/6/21.5米，6，实际吸收剂消耗l=2 lmin=223.8=47.6 kmol/h=856.8kg/h(2)x1=x2v(y1-y2)/l=0，2020/6/25，7，实施例5-6进料混合物组成为0.04(组分的Amol分数，下同)，塔出口的尾气组成为0.0053，塔出口的水溶液浓度为0.0053操作条件下的平衡关系是Y*=2.5x(X和Y *

4、都是摩尔比)。试着问一下：1)每分钟多少次？2)要求的填料层高度。3)如果气液流速和初始成分不变，要求最终废气排放浓度降低到0.0033，要求的填料层高度为几米？2020/6/25，8，解决方案：1)L/V是(L/V)min的倍数，2020/6/25，9，对数平均驱动力法，2)尾气浓度降低后所需的填料层高度，2020/6/25，10，3)已知吸收剂进入塔的流速为37800千克/小时，混合气体的流速为100千克/小时，因此SO2的吸收率要求为80在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y*=17.8X，并计算气相传质单元的总数。2020/6/25/12，实施例6-1:质量分数和摩尔分数之间的转换： (

5、1)在甲醇-水溶液中，甲醇(CH3OH)的摩尔分数为0.45，因此尝试找出其质量分数。(2)在苯和甲苯的混合溶液中，苯的质量分数为0.21，所以试着找出它的摩尔分数。溶液：X与W的换算关系为：(2)，所以： (1)，实施例6-2:用连续精馏装置在常压下分离含41%(质量%，下同)苯的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品的苯含量不低于97.5%，塔底产品的甲苯含量不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570公斤。操作回流比为3，试计算如下：(1)塔顶和塔底的产品量；(2)提高精馏段的蒸汽量和回流液量；分析：找到W，D，整个塔的物料平衡，找到V，L，知道R，解决方案：(1)产品量，(2)上升蒸汽量和回流量

6、，精馏段：实施例6-3:分离由二硫化碳组成的混合液a如果釜液的wW不大于0.05，馏出物的回收率为90%。试着找出馏出物的流速和组成，分别用摩尔流速和摩尔分数表示。溶液：原料液的平均摩尔质量MF=0.46576 (1-0.465) 154=117.7千克/千摩尔，因此F=14000/117.7=118.95千摩尔/小时，馏出物的回收率dxd/fxf=90% dxd=0.9118.950.465=49.78由整个塔的物料平衡F=d118计算要求馏出物中苯含量为0.97(摩尔分数)，馏出物量为6000千克/小时，塔顶为全冷凝器，平均相对挥发度为2.46，回流比为2.5。 试着问：(1)落在第一个托

7、盘上的液体成分是X1。(2)精馏段各塔板的上升蒸汽量和下降液体量。解决方案：(1)由于塔顶为全冷凝器，Y1=XD=0.97(2)L=RD=2 . 576 . 51=191.3 kmol/h V=(R1)D=(2.51)76.51=267.8 kmol/h、实施例进料组合物包含A81.5% A和B18.5% B(摩尔%，下同)，并进料饱和液体。塔顶是一个全冷凝器，塔底由间接蒸汽加热。要求顶部产品包含A95%，底部产品包含B95%。该体系的相对挥发度为2.0，回流比为4.0。尝试(1)逐板计算法和(2)图解法，分别找到所需的理论板数和进料板位置。解决方案：(1)逐板计算因为塔顶为全冷凝器，y1=x

8、D=0.95由上述两个方程交替计算至x3=0.759 xF，并由上述两个方程计算至x10=0.036 xW，因此理论塔板数为NT=10-1=9(不包括塔底)实施例7-1:存在液相反应A B=R，已知该反应为二级反应，速率方程为rA=kcAcB，反应开始时，反应器中的Ca0=2.40摩尔-1，CB0=1.60摩尔-1。反应物B的转化率达到75%需要多长时间？实施例8-1:乙酸乙酯的皂化反应在等温间歇反应器中进行。乙酸乙酯和氢氧化钠的反应是一级反应。在反应开始时，乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度都是0.02摩尔/升，反应速率常数等于4.6升/(摩尔分)。当乙酸乙酯的转化率分别达到80%、90%和95%时，

9、寻找反应时间。get: XA=80%，t=43.5min分钟；XA=90%，t=97.8min分钟；XA=95%，t=206.5min分钟，溶液：实施例8-2:在间歇反应器中，己二酸和己二醇在343K下用硫酸作为催化剂进行缩聚，反应速率方程为rA=kcAcB和cA=cB。在343K时，k=1.97 lkmol-1 min-1。己二酸的初始浓度ca0=0.004k moll-1。如果每天处理2400千克己二酸，己二酸的转化率为80%，每批操作的辅助时间为1小时，试着计算反应器的总体积。荷载系数为0.75。溶液：rA=kcAcB=kcA2，每小时待处理的材料的平均体积为：那么间歇式反应器的反应体积

10、为：间歇式反应器的实际体积为：并且间歇式反应器的总体积为2.16m3。实施例8-3:己二酸(a)和己二醇(b)在343K下缩聚以生产醇酸树脂。在343K下，反应速率方程为rA=kcAcB，cA=cB，k=0.1182 m3 mol-1h-1。a的分子量为146，ca0的初始浓度为4 kmolm-3。如果每天处理2400千克己二酸，己二酸的转化率为80%和90%，尝试计算使用理想管式反应器所需的体积。与间歇式反应器相比。解决方案：根据平推流反应器中二级反应的公式：t VR VT，转化率80%，间歇式反应器9.46 1.62 2.16理性管式反应器8.46 1.45 1.45，转化率90%，间歇式

11、反应器20.04 3.43 4.57理性管式反应器19.04 3.25 3.25，两种反应器所需的体积是VR室 VR间歇式反应器具有辅助时间和负荷系数的影响。实施例8-4:己二酸(a)和己二醇(b)在343K下缩聚生成醇酸树脂。在343K下，反应速率方程为rA=kcAcB，cA=cB，k=0.1182 m3 mol-1h-1。a的分子量为146，ca0的初始浓度为4 kmolm-3。如果每天处理2400千克己二酸，己二酸的转化率为80%，那么尝试计算使用全混流反应器所需的体积。解决方案：根据全混流反应器中二级反应的公式，所需的体积比以前的反应器大。生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s-1，最终转化率达到98.9%。试着计算苯酚的产量。(1)如果反应器间歇运行，辅助运行时间为15分钟；(2)如果是完全混合的反应器；(3)尝试比较上述两个问题的计算结果；(4)如果氢过氧化