2012-2013年度化工基础复习题
填料层高度：H?HOG?NOG?6.83?m?
5、苯－甲苯二元混合物xF=0.5（mol分数,下同）在某操作压强下的平衡曲线和精馏段、提馏段操作线、q线都已经作出。塔顶产品中苯的摩尔组成为xD=0.95，塔底产品中苯的摩尔组成为xW=0.05，试用梯级作图法求出所需理论板块数，进料板位置在从上往下数第几块板。
解：精馏段操作线方程为：
y?80.95 x R?y?x?x?D8?18?1R?1R?1并且经过?xD,xD???0.95,0.95?,截距为0.95
8?1q线方程为:y?qx?xF?y?0.5x?0.5,?y??x?1并且经过?xF,xF???0.5,0.5?,斜率为-1且与精馏段操作线相交。
q?1q?10.5?10.5?1提馏段操作线经过?xW,xW???0.05,0.05?且经过精馏段操作线与提馏段操作线的交点。 作梯级即可解题了。作图如下.
10.90.80.70.6(x,y)qqy(mol%)0.5(x,x)FF0.40.30.20.1x00x0.1wxFD0.20.30.40.5x(mol%)0.60.70.80.91
梯级作图法求出所需理论板块数为7.5（含再沸器），进料板位置在从上往下数第4块理论板.
6、在一理想间歇釜反应器中进行如下分解反应A?B?C.已知在328K时反应速率常数k=0.00231s，反应物A的初始浓度为1.24Kmol/m，要求A的转化率达到90％。又每批操作的辅助时间为30min，A的日处理量为14m，每日按12h计。反应器的装料系数?3
3
-1
为0.75。试求反应器的体积VR,T=?。
解：由k的单位知道反应为一级反应。设A的转化率为xA。
rA???d(CA0(1?xA))dCA?kCA?rA???kCA0(1?xA) dtdtd(1?xA) ?kdt1?xAln11111?kt?t?ln?ln?1000s 1?xAk1?xA0.002311?0.9VR?v?t?t'??14?1000?30?60??0.90m3
12?3600R,T考虑装料系数后得：V?VR??0.90?1.2?m3? 0.75
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2012-2013年度化工基础复习题
7、均相气相反应A→3R，其动力学方程为rA?k?cA，该过程在185℃，400kPa下在一平推流反应器中进行，其中k?10?2s?1，A的进料摩尔量FA0=30kmol/h，原料含50％惰性气，为使反应器出口A的转化率达80％，该反应器体积应为多大? 解：解：该反应为气相反应A→3R 以A关键组分，则膨胀因子：??3?1?2
A1??已知yA0=0.5，因此膨胀率εA=y A0δA=1
平推流反应器设计方程：??cxAdxA???cxdxA?c0.8dxA
A0?0A0?0A0?0rArAkcAA??cA0?0.800.81?xdxAA?100?dxA
01?x?1?xA?AkcA0???1??AxA?0.80??100??xA?2ln?1?xA???241.8?s?
A的进料体积流量(按理想气体记)：
VA0?FA0RT?30/0.5??8.314??273.15?185??571.2?m3?h?1??0.1587?m3?s?1? ?p400反应器体积：V??V?241.8?0.1587?38.4?m3?
RA08、在一个平推流反应器中，由纯乙烷进料裂解制造乙烯。年设计生产能力为14万吨乙烯。反应是不可逆的一级反应，要求达到乙烷转化率为80％，反应器在1100K等温，恒压600kPa下操作，已知反应活化能为347.3 kJ·mol，1000K时，k=0.0725 s 。管式反应器的体积多大？(生产时间以每年330天记)。 解：设A为乙烷，B为乙烯，C为氢气
C2H6(g)?C2H4(g)?H2(g)简写为：A(g)?B(g)?C(g) 反应器流出的乙烯B的摩尔流率是： FB?14?107?kg?a?1??1-1
-1
330?d?a?1??24?h?d??3600?s?h??28?kg?kmol??1?1?0.175?kmol?s?1?
进料乙烷A的摩尔流率是：F?FB?0.175?0.219kmol?s?1
??A0xA0.8计算1100K时反应速率常数： k?k0e?EaRTa1100?1000?，设k0与温度无关：k1100Kk0e R1100?1000??eEa?k1000Kk0e1000R?Ea1100RE则：k1100K?0.0725e347.3?1031100?1000?8.3141100?1000?3.23?s?1?
A组分的膨胀因子：??1?1?1?1 A1A组分的膨胀率：?A?yA0?A?1?1?1 A进口体积流量：
VA0? FA0RT00.219?103?8.314?1100??3.34?m3?s?1?3p0600?10A平推流反应器设计方程：VR???cxdxA
A0?VA00?rAVR?VA0cA0?xA00.8dxA?VA0cA0?0kcA dxA0.8dxA3.340.81?xA?1?xA??VA0?0?1?x??3.23?01?xdxAAAkcA0?k???1??x1?x?AA??A?VR?1.03??xA?2ln?1?xA??0.80?2.50?m3?
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