吸收吸附催化習題講解最新

1、第七章吸收吸附催化習題講解吸收計算1.某吸收塔填料層高度為2.7m,在101.3kPa壓力下，用清水逆流吸收混和氣 中的氨，混和氣入塔流率0.03kmol/(m3s)，含氨2% (體積)，清水的噴淋密度為 0.018kmol(m2 s)，操作條件下亨利系數E為60kPa，體積傳質系數為 kya=0.1kmol/(m3 s)，試求排出氣體中氨的濃度。解：因為NH3易溶于水，所以屬于氣相控制?？梢朗?.752=旦|門凹計算kGaP Pa2又 Pa1=0.02X 101.3X 1033 =2.026X 10 PaKGa=kya/p將題中所給數值代入式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在溫度20C,壓力1.013X 105Pa條件下，填料塔中用水洗滌含有 8%S6 的低濃度煙氣。要求凈化后塔頂排氣中SO2濃度降至1%,每小時凈化煙氣量為300m3。試計算逆流吸收過程所需最小液流量。解：在 20C，1.01 x 105Pa條件下查表 92得 E=0.355X 104kPa。Em=P=0.355 071.01 05=35.1由于低濃度氣體吸收，且溶液為稀溶液，其氣液關系服從亨利定律從而最小氣液比為：丄 =% 一丫2G min _x-Lmin8%-1%c

3、 cc3 0 08%門035.13=9213.25m/h2.試計算用H2SO4溶液從氣相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料層高度。已知：氣體混和物中NH3的分壓進口處為5X103Pa,出口處為103pa。吸收劑中 H2SO4濃度；加入時為0.6kmol/m3，排出時為 0.5kmol/m3。 Kg=3.5Xraq10-kmol/(m h Pa), KL=0.05m/s, H=7.5 x 10-kmol/(m Pa),氣體流量 G=Gs=45kmol/h，總壓為 105Pa。解：NH3與H2SO4反應方程式為：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計算臨界濃度(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計算塔高Z=KblnPaiPA2455 103= In l3.510=2.07m吸附計算3常壓和30r下，用活性炭吸附回收某廠廢氣中的丙酮蒸氣，廢氣中丙酮含量 為11.6% （體積計），若其吸附等溫線符合朗格繆爾方程 （A=0.80, B=0.25X10-3） 試求：（1）活性炭的飽和吸附量；（2）若廢氣量為1000m3/h （操作狀態(tài)），要吸 附其中丙酮的99%需要多少k

6、g活性炭？ （3）用飽和蒸氣脫附，直至離開的氣流 中丙酮含量降至0.16%（體積計），丙酮的回收率是多少？解：由題意，其朗格繆爾方程式為：BPXt = A1 BP= 0.80.25 10”P10.25 19 P則活性炭的飽和吸附量為0.8g丙酮/g活性炭 需要吸附的丙酮量為1000 273111.6%0.99 M 丙酮30322.4=4.62X 58=268kg/h活性炭需要量為：型 二334.9kg/h0.80 丙酮入氣含量為11.6%，出口含量為1.6%，則其回收率為116蟲100%11.6=98.6%4.用活性氧化鋁作吸附劑的固定床吸附器，床層直徑1.1m，處理氣量為0.245m3/s，

7、吸附劑為柱形，直徑 dp3mm柱高4.2m,填充空隙率&為0.55，氣 體吸附溫度為20 r，試計算氣體通過吸附床壓降為多少？解：查得20C, 101.325kPa下空氣密度1.2kg/m3,動力粘度為1.8 X 10-5Pd -S，此時氣速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有一處理油漆溶劑的活性炭吸附罐，裝填厚度為 0.8m，活性炭對溶劑的凈活 性為13%填充密度為436kg/m3，吸附罐的死層為0.16m,氣體流速為0.2m/s ； 氣體含溶劑濃度為700mg

8、/m,試問該吸附器的保護作用時間為多長？解：設1用氣體質量為wkg700 10-6o=WG s=0.2W貝U Y)Gs=0.2X 700X 10-6吸附床的穿透時間: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.常壓和25 T下某車間每小時排放104m的廢氣中含有0.2632% （體積計）的 HS,擬用分子篩脫除99%勺H2S分子，分子篩的堆積

9、密度為730kg/m3，吸附塔操 作周期為：吸附5h，脫附再生2h，冷卻1h，試確定飽和吸附量為30%（重量） 時分子篩用量和吸附塔的尺寸。解：1.013 X 105Pa和273k時，廢氣中H2S的摩爾數為104 2731030.2632% -29822.43=1.076 x 10mol/h3廢氣中 HS 的質量為 1.076 x 10 x 34=36.6kg/h 分子篩需用量 弩 =122kg/h0.30 吸附周期為8h，所以吸附塔為分子篩的裝量為122x 8=976kg吸附塔的體積為976 = 1.34m3730催化習題6用氨催化還原法治理硝酸車間排放含有NO的尾氣。尾氣排放量為13000

10、riVh(標態(tài))，尾氣中含有 NQ為0.28%、2為95% HO為1.6%,使用的催化劑為 巾 5mmf求形粒子，反應器入口溫度為 493K空速為18000h-1，反應溫度為533K,空 氣速度為1.52m/s。求：(1) 催化固定床中氣固相的接觸時間；(2) 催化劑床層體積；(3) 催化床床層層高；(4) 催化劑床層的阻力。提示：在尾氣中N的含量很高，在計算時可取用 N的物理參數直接計算。在 533K時卩 n2=2.78 x 10-5Pa s， p N2=1.25kg/m3, =0.92。1解：接觸時間tno=Vsp= 1=180005=5.6x 10- h床層體積vr= Qno Vsp=1

11、3000=18000=0.72m3 床層高度：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 床層阻力雷諾準數_ dsUoen=w - J=5x103x1.52x1.25=2.78 10 (1-0.92)=4272150摩擦阻力系數：= 1.75Rem=1.79計算壓降 P =，mL：Uo(1 -；) dm_1.79漢3.79匯1.25.522 漢(1 0.92)=35 10(1-0.92)3=402.75Pa7將處理量為25mol/min

12、的某一種污染物送入催化反應器，要求達到74%勺轉化率。假定采用長6.1m，直徑為3.8cm管式反應管，試求所需催化劑量及反應 管數。設反應速度為R=-0.15 ( 1-Xa)，單位：kmol/ (催化劑min)，催化劑的填 充密度為580kg/m3。解：由式11.28=XAffdXA得得sN AOoYaX催化劑質量W=sNao AFdxAoYa0.74dXA=580X 25X10-3o -0.15(1-Xa)=130kg/min催化劑體積用量：由Wp sVr得VR=W/p s=130/580=0.224m3/min單管體積：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為減少SO排放，擬用一催化劑將 SO轉化為SQ。已知：進入催化器的總氣 量為7320kg/d，SQ的質量流速為230kg/d，進氣溫度為250E。假如反應是絕 熱反應，并要求不大于 SO的允許排放量56.75kg/d，試計算氣流出口溫度為多 少。SO氧化成SO的反應熱Qs2是171667J/mol，廢氣熱容是3.475J/(gK)。解：因為反應為絕熱反應所以qB=0反應后混合氣體質量：反應式為 SG+1/202=SO反應的 SO量：230-56.75=173.25kg/d所以產生的 SO量：173.25 X 80/64=216.56kg/d則反應后混合氣體流量：7320-230+56.