催化反应工程ii习题及参考解答_ii

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1、催化反应工程-II习题参考答案9-1.脉冲示踪实验，示踪剂用量30g，流量1L/min，测定出口浓度数据如下：t,min012345678910c(t),g/L00356643210请判断此示踪实验结果是否可靠？如可靠绘出它的E（t），F（t）曲线。解：首先检验数据的可靠性示踪剂注入量Q=30g出口检测到的示踪剂总量注入示踪剂与检测示踪剂一致，说明示踪实验数据可靠。用脉冲示踪法所得数据可直接得：数据如下：t,min012345678910c(t)，g/L00356643210E（t）000.1000.1670.2000.2

2、000.1330.1000.0670.0330F（t）000.0500.1830.3670.5670.7330.8500.9330.9831作图。(注明：因数值积分方法不同，E(t)、F(t)的结果可略有差别)79-2.试画出下列理想反应器组合的停留时间E（t）和F（t）函数曲线：（1）（2）（3）设想几种反应器操作，使其与全混釜的E（t）曲线相近解：（1）平推流与全混釜并联，两种停留时间分布特征各自独立，按流量分率叠加E(t)=v1/(v1+v2)Ep(t)+v2/(v1+v2)Em(t)=0.2Ep(t)+0.8Em(

3、t)Ft=0tEtdttm=V2v2=10min,tp=V1v1=5min,F(t)1t(min)5100.2E(t)0.8t(min)510（2）平推流与全混釜串联，平推流的作用在于产生停留时间滞后，全混釜控制停留时间分布特征。tm=V1v=1min,tp=V2v=1min,7（3）以下反应器操作的停留时间分布于全混釜相似²侧线进料活塞流²侧线出料活塞流²不同长度活塞流并联²循环比无穷大的循环反应器9-3.液液二级均相反应A＋B→产物，已知CA0＝CB0，此反应在平推流反应器中进行，可得转化率为99％。今在体积相同的某实

4、际反应器中进行该反应，脉冲示踪测得实际反应器内的停留时间分布数据如下表所示：t(min)012345681015203041526780c(t)mol/L095781909086776747321573107进料情况及反应条件均不变。求：（1）用一维轴向扩散模型计算转化率为多少？（2）用多级串釜模型计算转化率为多少？串釜数目为多少？解：计算根据出口浓度变化计算平均停留时间及方差：tcc*Dtt*c*Dtt2*c*Dt　(ti-t平均)^2*c*Dt00000　0194.52.251.125　1093.9232573349.

5、574.25　7026.06838169172.5431.25　12746.2449085.5299.251047.375　13555.62590904051822.5　12092.61686884842662　9871.78287716311417987　13472.751067144129611664　7241.61815472853562.544531.25　3676.1272032197.53456.2560484.38　391.828830152355875146875　18650.034171214295.51

6、52490.3　45579.59523552557.5118923.8　50857.31671301785106207.5　565298006.5477.7535114.63　21422.3求和　　　　　　344662160725859690316.3　274206.8　　　t平均st2s2st2　　　16.09147170.63270.658978170.63277由平推流反应器结果可知：(等摩尔进料的双分子反应可视为二级反应)1)用轴向扩散模型（返混较大）采用闭式边界：查图得：2)多级混合模型查图可得：1-xA≈0.0

7、5∴xA=1=0.06=95%（注：查图允许有误差）也可以按串釜计算：相当于1个CSTR+0.52个CSTR（大小釜串联，其τ1、τ2不同，总停留时间与平推流反应器相同）（注：此题注重方法，积分、读图数值允许有一定偏差）10-1.流化床反应器内径dt＝0.152m，流化床层高度Lf＝0.305m，以单位体积催化剂为基准的气体体积空速为Fv＝125m3（气体）/（h·m3）（催化剂颗粒），催化剂颗粒密度ρp＝2200kg／m3，气体密7度ρg＝1.2kg/m3。气体粘度μ＝1.8×10－5Pa·s，床层压降ΔP＝4000Pa

8、。试求:（1）气体的表观流速为多少？（2）此流速下催化剂的最小粒径应为多少才能不被气体带出？（假定颗粒不发生团聚）解：令ef代表流化床空隙率，根据流化床压降等于单位面积上的床重，有：将上式代入数据可得：ef=0.39气体体积空速是气体体积流量与催化剂体积之比，即：FV=vVp=vA∙Lf∙(1-εf)表