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催化复习题(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--催化复习题1 什么是催化剂2 催化作用有哪些特征3 催化剂失活有哪些原因4 什么是催化剂中毒5 什么是催化剂烧结6 什么是催化剂的积碳7 什么是催化剂的活化9 什么是催化剂的再生10 好的工业催化剂应具备那些方面的要求11 Langmuir.吸附模型有哪些假定12 如果混合气体A、B吸附符合Langmuir等温吸附模型，求A和 B的吸附覆盖度。
13 如何通过实验确认固体催化剂表面的不均匀性。
14 如何用实验方法判断和消除多相催化反应的内扩散效应和外扩散效应15 如何用实验方法判断多相催化反应是否是动力学控制16什么是催化剂的比表面积217 什么称催化剂比孔体积和孔隙率18 为什么说自发进行的吸附一般都是放热的19 什么是L酸和B酸20 酸的性质包括哪些各用什么表达21 什么称为分子筛22 分子筛为什么会有择行催化性质有几种择行催化23 什么是P型半导体什么是受主杂质24 什么是n型半导体什么是施主杂质25 费米能级（E f）指的是什么26 在n型和p型半导体中各加入施主杂质、受主杂质后，它们的导电率、逸出功、Ef能级各有何变化27 设有一化学反应 A == B ,（1）如果在一定条件下ΔG 〉0，试问在该条件下能否找到一种催化剂加速该反应的速度为什么（2）设在另一条件下，ΔG〈0 ，问在该条件下能否找到一种催化剂来提高 B的平衡转化率为什么328 根据催化作用特征，说明苯加氢催化剂能否作为环己烷脱氢的催化剂为什么29加氢功能催化剂往往对脱氢反应也有活性，水合功能催化剂往往对脱水反应也有活性，试给出某种解释。
30 热裂解和催化裂化有什么异同31催化剂的d带空穴数在什么情况下其催化活性最好为什么32 SO2氧化为SO3在V2O5催化剂上进行，即 SO2 + 1/2 O2 === SO3其反应机理为：SO2+V2O5 === V2O4 +SO3 V2O4 + 1/2 O2 === V2O5反应动力学表明 r=k×P O2×[V4+]表面。
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同，或与吸收剂中的组分发生，从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度，化学反应2、用水吸收HC1气体属于，用N a OH溶液吸收S02属于，用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收，化学吸收，化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器，鼓泡式吸收器，喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中，扩散过程既包括，也包括。
【答】分子扩散，湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比，物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水，碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸，氨【答】燃料脱硫，燃料固硫，烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题，通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值，吸收温度，石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有，，，流体力学状态，控制溶液过饱和，吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法，氧化镁法，钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法（选择性、非选择性)，吸收法，吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器，移动床吸附器，流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法；希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分，其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分；助催化剂；载体17、催化剂的性能主要指其、和。
第七章 吸 收7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
相组成的换算【5-1】 空气和CQ 的混合气体中，CQ 的体积分数为20%求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多解 因摩尔分数=体积分数，y 0.2摩尔分数x 0.0105或 X 021061 x 1 0.0105【5-3】进入吸收器的混合气体中， NH 的体积分数为10%吸收率为 90%求离开吸收器时 NH的组成，以摩尔比 Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解原料气中NH 的摩尔分数y 0.1 W 0.1 Y 1 1 0.1111 y 1 0.1吸收器出口混合气中 NH 的摩尔比为少？时, 摩尔比 丫 —1 y 【5-2 】20 C 的 l00g 0251 0.2水中溶解IgNH s NH 在溶液中的组成用摩尔分数 x 、浓度c 及摩尔比X 表示各为多少?解摩尔分数x 1/17 1/17 100/18=0'0105浓度c 的计算20C, 溶液的密度用水的密度998.2 kg / m 3 代替。
溶液中NH 的量为 31 10 /17kmol 溶液的体积 101 10 3 / 998.2 m 33 1 10 /1733 ----------------- =0 281kmol/ mV 101 10 3/ 998.2［、. s998 23或 c -x .02105 0.582kmoJ/m 3M s18NH 与水的摩尔比的计算溶液中NH 的浓度c 摩尔比 摩尔分数y 2 ~^= 0.01110.010981 Y2 1 0.0111【5-4】l00g 水中溶解lg NH 3，查得 气液相平衡20C 时溶液上方 NH 3的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气 液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数 E(单位为kPa)、溶解度系数H[单位为kmol/(m 3 kPa)]和相平衡常数总压为100kPa 。
1/17解液相中NH 3的摩尔分数x 1/17 100/18-溶解多少克氧？已知 10C 时氧在水中的溶解度表达式为 衡分压，单位为kPa ; x 为溶液中氧的摩尔分数。
第二章吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa 25C 时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平 衡分压为0.987KPa 。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数 H(kmol/ (m 3 kPa))及相平衡常数 m 。
由 F N H 3已知:F N H / =0.987kP a .相应的溶液浓度C NH 3可用如下方法算出：33以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同31000kg / m .则:1000CNH30.582=0.590kmol/(m 3kP a)0.98762: 101.33kpa 1OC 时，氧气在水中的溶解度可用 p o2=3.31 X0 x 表示。
式中:P o2为氧在气相中的分压，kPa x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与.并取其值为C NH苗"582kmol/m 3PNH 3y NH -mNH 3XNH 3y NH竝二皿"00974 P 101.33XNH170.01051 100 17 18m=74=0.9280.0105 XNH3空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧• 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21 .故 屯 二 Py O =101.33 0.21 = 21.28kRP O2因X O 2值甚小，故可以认为X :- x 即：X O x^2 =6.43 10占3.某混合气体中含有2%（体积）CO 2,其余为空气。
混合气体的温度为30C,总压强 为506.6kPa 。
从手册中查得30C 时C02在水中的亨利系数 E=1.88x105KPa,试求 溶解度系数H （kmol/ （m 3kPa 、））及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平 衡的水中溶有多少克CO 2。
P解:(1).求H由H=EM HO 求算H 1000 2.955 10，kmol/(m 3kP,)EM H O 1.88 1 051 8 ⑵求m E 1.88 105 m371P 506.6 ⑵当y =0.02时.100g 水溶解的CO 2 F C O/ -506.6 0.02 =10.13kF a ⑶ 眈 10.13 上 x 」 5 =5.39 10E 1.88^10因x 很小,故可近似认为X x二 3.31 106 二 3.31 106 二6.43 10所以:溶解度=驾晋“14廿器O=九4眉盟H 2OX =5.39"0j 沁型]=5.39“0入(兰)段"kmolgO) 18 "kggO)=1.318灯0' ]kg(C°2) [kgMO) 一故100克水中溶有CO 20.01318gCO 24•.在101.33kPa 0C 下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
第六章 吸收习题参考答案（注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查）【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。
试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。
解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为101.30.088.104p p y kPa kPa ==⨯=总22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度可按纯水的密度计算。
查得20℃水的密度为ρ=998.23/kgm 。
由 *Ac Hp =， SH EM ρ=故 *ASpc EM ρ=查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23⨯510kPa ，故 *333A5998.28.104/ 3.65410/1.231018c kmol m kmol m -⨯==⨯⨯⨯ 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/gm 的水溶液接触。
试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数E=3.55310⨯kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。
解：由道尔顿分压定律101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==⨯=总液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）：0.35640.0000986998.218x ==稀溶液符合亨利定律，所以：*33.55100.00009860.35p Ex kPa ==⨯⨯=p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。
用气相分压表示的总推动力为：3.0390.35 2.689p p kPa *-=-=与气相浓度相平衡的液相平衡浓度：33.0390.0008563.5510p x E *===⨯ 用液相摩尔分数表示的总推动力为：0.0008560.00009860.0007574x x *-=-=【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510⨯kPa ，吸收液中2CO 的组成为411.6510x -=⨯。
化工原理吸收习题及答案化工原理吸收习题及答案化工原理是化学工程专业的一门基础课程，主要涉及化学反应原理、物质转化和传递过程等内容。
其中，吸收是一种常见的分离和纯化技术，在化工生产中起到重要作用。
为了帮助学生更好地理解和掌握吸收原理，以下将介绍一些化工原理吸收习题及答案。
习题一：某化工厂需要将氨气从废气中吸收出来，工艺流程如下：氨气从废气中通过气体吸收塔进入吸收液中，吸收液中的氨气通过反应与溶液中的酸发生反应生成盐类。
请回答以下问题：1. 吸收液中的酸应选择什么样的性质？2. 如何选择合适的吸收液浓度？3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会如何变化？答案一：1. 吸收液中的酸应选择具有较强酸性的物质，例如硫酸、盐酸等。
这样的酸性物质可以与氨气快速反应生成盐类，实现氨气的吸收。
2. 吸收液的浓度应根据氨气的浓度和吸收效果要求来选择。
一般来说，如果氨气浓度较高，吸收液的浓度也应相应提高，以增加吸收效果。
3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会更好。
因为酸浓度越高，氨气与酸反应生成盐类的速率越快，吸收效果也就越好。
习题二：某化工过程中，需要从气体混合物中吸收二氧化硫。
已知气体混合物中的二氧化硫浓度为10%，请回答以下问题：1. 选择合适的吸收液时，应考虑哪些因素？2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，会对吸收效果产生什么影响？3. 吸收液中的溶剂浓度选择应如何确定？答案二：1. 在选择合适的吸收液时，应考虑溶剂与待吸收气体的亲和力、反应速率、溶解度等因素。
合适的吸收液应能够与二氧化硫发生反应生成稳定的产物，并且具有较高的溶解度。
2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，可能会导致吸收效果不佳甚至无法吸收。
例如，如果溶剂与二氧化硫反应生成的产物不稳定，会导致产物再次分解释放出二氧化硫，从而无法实现吸收的目的。
3. 吸收液中的溶剂浓度选择应根据二氧化硫的浓度和吸收效果要求来确定。
一般来说，如果二氧化硫浓度较高，吸收液的溶剂浓度也应相应提高，以增加吸收效果。
选择题1．关于催化剂描述不正确的是 (C)A．催化剂量与化学计量方程式无关B．反应速度通常与催化剂量成正比C．加速反应但不参加反应者也是催化剂D．参加反应后催化剂会有变化2.γ-Al2O3是(A)A．酸性载体B．两性载体C．中性载体D．碱性载体3.正丁烯异构为异丁烯选用的催化剂是(C)A．过渡金属催化剂B．过渡金属氧化物催化剂C．酸性催化剂D．碱性氧化物催化剂4.工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的Ag/α-Al2O3催化剂中Ag和α-Al2O3分别作为(B) A．主催化剂和助催化剂B．主催化剂和载体C．载体和主催化剂D．助催化剂和主催化剂5.合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3中对各组分作用描述正确的是(A )A．Fe是主催化剂，K2O是电子助催化剂，Al2O3是结构助催化剂B．Fe与K2O是主催化剂， Al2O3是结构助催化剂C．Fe是主催化剂，K2O是结构助催化剂，Al2O3是电子助催化剂D．K2O是主催化剂，Fe是电子助催化剂，Al2O3是结构助催化剂5. Pt/Al2O3重整催化剂中各组分所起的催化作用是(A)A．Pt起脱氢催化作用，Al2O3起酸催化与载体作用B．Pt起氧化催化作用，Al2O3起酸催化与载体作用C．Pt起脱氢催化作用，Al2O3只作为载体而没有催化作用D．Pt起脱氢催化作用，Al2O3只起酸催化作用6.苯加氢变环己烷反应所使用的催化剂是 (C )A．Al2O3B．V2O5 C．Ni/Al2O3D．CuO7.下列选项中关于物理吸附的描述正确的是：（C）A．物理吸附前后分子结构发生变化 B. 物理吸附涉及的是价键力C. 物理吸附热一般较小D. 物理吸附总是吸热的。
8.关于吸附描述不正确的是 (B)A．在不同温度下，可能不同的化学吸附机理占优势B．尽管温度不同，吸附层的活动性相同C．吸附根据吸附剂与吸附质的作用力不同可分为化学吸附和物理吸附D．催化与化学吸附直接相关9.对氮气有化学吸附作用的金属是(D)A．Ag B．Na C．Mn D．Fe10.关于化学吸附描述不正确的是(B)A．化学吸附在比吸附物沸点高得多的温度也可以发生B．化学吸附的吸附量总是随着温度的升高而单调地减少C．化学吸附与吸附活化能有关D．化学吸附可有较大的温度范围变动11.下列氧化物属于绝缘体的是(C)A．ZnO B．Cu2O C．Al2O3D．NiO12. ZnO金属氧化物属于(A)A．n型半导体B．p型半导体C．绝缘体D．本征半导体13.关于晶体的表面结构说法不正确的是(D)A．晶体表面的原子处于与体相中的原子不同的状态B．它的配位数小于体相中原子的配位数C．它的相邻原子没有完全补足D．晶体表面质点的排列完全和晶体体相中平等于表面的任何平面中的排列一样14. N2O在n型的ZnO半导体上分解时会使ZnO半导体(B)A．导电率上升，化学吸附量低B．导电率减少，化学吸附量低C．导电率上升，化学吸附量高D．导电率减少，化学吸附量高15.根椐吸附与催化的“火山形原理”，下列说法哪一种是正确的(C)A．吸附越强，反应活性越好B．吸附越弱，反应活性越好C．中等吸附强度，反应活性最好D．中等吸附强度，反应活性最差16.用沉淀法制备窄分布的小颗粒催化剂时，应控制 (A)A．成核速率比长大速率快 B．成核速率比长大速率慢C．成核速率与长大速率相当 D．与成核速率和长大速率无关17. B．E．T．方程式的导出是基于(B)A．化学吸附的多分子层理论，借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的B．物理吸附的多分子层理论，借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C．物理吸附的单分子层理论，借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的D．物理吸附的多分子层理论，借用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来18.在γ-Al2O3中加入少量SiO2或者ZrO2的目的是(C)A．增加γ-Al2O3比表面B．降低γ-Al2O3的比表面C．增加γ-Al2O3的热稳定性D．降低γ-Al2O3的热稳定性19.乙烯氧化制环氧乙烷所用银催化剂的适宜载体是(D)A．γ-Al2O3B．SiO2C．SiO2-Al2O3D．α-Al2O320.催化剂在催化反应时能够 (D)A．加快正向反应速度，降低逆向反应速度;B．缩短达到反应平衡所需要的时间，同时提高平衡转化率；C．降低反应活化能，改变热力学平衡常数；D．降低反应活化能，改变反应历程。
化工原理习题答案(第七章)第7章 吸收7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。
（答：13kPa m 0.59kmol --⋅⋅=H , 0.943m =）解：3m kmol 582.01000101171-⋅==c ， 31m Pa mol 59.09866.0582.0--⋅⋅===Pe c H ，0099.03.1011007604.7==e y ，0105.018100171171=+=x ，943.00105.00099.0===x y m e 。
7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3⨯=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-⋅ ，或3m 0.35mol -⋅ ）解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，6661042.610313.33.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ，36m g 4.11100018321042.6--⋅=⨯⨯⨯=c 。
7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-⋅NH 水。
此物系的平衡关系为X Y 52.2=*。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各气相2SO 平衡分压kPa /91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.570.63( 答：00206.0,h kg 3012011=⋅=-x L )解：099.009.0109.01111=-=-=y y Y ， 00495.0099.0)95.01()1(12=⨯-=-=Y Y η，1h kmol 6.36)09.01(3032734.221000-⋅=-⨯=V ，进吸收塔2SO 的分压kPa 12.909.03.1013.1011=⨯==y P ，由平衡关系内插得溶液平衡浓度为()O H 100kg kgSO2877.02-1⋅，换算为摩尔比3,11047.218/10064/877.0-⨯==ex ， 1.3800247.000495.0099.0,121min=-=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛e x Y Y V L ，69.451.382.12.1min=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，11minmin h kg 25100h mol 5.13941.386.36--⋅=⋅=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，1min h kg 30120251002.12.1-⋅=⨯==L L ，121x Y Y V L -=⇒32111006.269.4500495.0099.0-⨯=-=-=VL Y Y x 。
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/(m 3s)，含氨2%（体积），清水的喷淋密度为0.018kmol(m 2·s)，操作条件下亨利系数E 为60kPa ，体积传质系数为k ya =0.1kmol/(m 3·s)，试求排出气体中氨的浓度。
解：因为NH 3易溶于水，所以属于气相控制。
可依式9.75 Z=计算21ln A A G P p aP k G 又P A1=0.02×101.3×103 =2.026×103Pa K G a=k y a/p 将题中所给数值代入式9.75，有 2.7()2310026.2ln /03.0A y P P aP k ⨯= ∴ P A2=0.25Pa y 2=P A2/P =2.50×10-4/101.3 =2.47×10-4%9.4 在温度20℃，压力1.013×105Pa 条件下，填料塔中用水洗涤含有8%SO 2的低浓度烟气。
要求净化后塔顶排气中SO 2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m 3。
试计算逆流吸收过程所需最小液流量。
解：在20℃，1.01×105Pa 条件下查表9—2得E=0.355×104kPa 。
m=P E =571001.110355.0⨯⨯ =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： 2121min x m y y y G L --=⎪⎭⎫ ⎝⎛30001.35%8%1%8min ⨯--=∴L =9213.25m 3/h 2. 试计算用H 2SO 4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NH 3的分压进口处为5×103Pa ，出口处为103p a 。
吸收剂中H 2SO 4浓度；加入时为0.6kmol/m 3，排出时为0.5kmol/m 3。
K G =3.5×10-6kmol/(m 2·h ·Pa)，K L =0.05m/s ，H=7.5×10-4kmol/(m 3·Pa)，气体流量G=G s =45kmol/h ，总压为105Pa 。
解：NH 3与H 2SO 4反应方程式为： NH 4OH+H 2SO 4 =21O H SO NH 2424)(21+ 又已知P A1=5×103Pa P A2=103Pa C B1=0.5kmol/m 3 C B2=0.6kmol/m 3 G=45kmol/m 3 P=105Pa r=1/2 代入式9.27有N A =（G/P ）（P A1-P A2） =（L/rP 1）（C B2-C B1） N A =（45/105）（5×103-103） =（2L/P 1）（0.6-0.5） 得L/P 1=9 计算临界浓度（C B ）C ： S=P 1H/P=P 1 =0.013P 1 L/SG=9/（0.013×45） =15.4 k L /（1+k G ）=0.05/（3.5×10-6/7.5×10-4） =11 r=PS/(r ρL ) P A1/L=5×103/0.026×105 =1.92 代入式9.77a:（G B ）c =[][])/()1/()/()/(1SG L k k P C SG L G L A m +++γ =4.151192.15.04.15++⨯=0.364kmol/m 3 ∵(C B )C <C B1 ∴由式9.75计算塔高 Z=21ln A A Ga P P P K G =3310105ln 5.345⨯=2.07m 吸附计算3 常压和30℃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=0.25×10-3）试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气量为1000m 3/h （操作状态），要吸附其中丙酮的99%需要多少kg 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：①由题意，其朗格缪尔方程式为： BP BP A X T +=1 =P P 331925.011025.08.0--⨯+⨯⨯ 则活性炭的饱和吸附量为0.8g 丙酮/g 活性炭 ②需要吸附的丙酮量为 丙酮M ⨯⨯⨯⨯⨯99.04.221%6.113032731000 =4.62×58 =268kg/h 活性炭需要量为：h kg /9.33480.0268= ③丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%， 则其回收率为%1006.116.16.11⨯- =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0.245m 3/s ，吸附剂为柱形，直径d p 3mm ，柱高4.2m ，填充空隙率ε为0.55，气体吸附温度为20℃，试计算气体通过吸附床压降为多少？ 解：查得20℃，101.325kP a 下空气密度1.2kg/m 3，动力粘度为1.8×10-5Pd ·S ，此时气速 u==0.258m/s 代入式（10.30）21.14245.0⨯π p p d u d u Z P 23233175..1)1(1150ρεεμεε⨯-+⨯-=∆ =220.24 ∴△P=220.24×4.2=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/m 3，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/m 3，试问该吸附器的保护作用时间为多长？ 解：设1m 3气体质量为wkgY o =W 610700-⨯ G s =0.2W 则Y o Gs=0.2×700×10-6 吸附床的穿透时间： KZ Z Y G X o s s t b ==ρτ =8.01070027.043613.06⨯⨯⨯⨯- =4.05×105×0.8 =3.23×105s τo =KZ o =4.05×105×0.16=0.65×105s τ=τb -τo =(3.23-0.65) ×105 =2.58×105s =71.7h 5. 常压和25℃下某车间每小时排放104m 3的废气中含有0.2632%（体积计）的H 2S ，拟用分子筛脱除99%的H 2S 分子，分子筛的堆积密度为730kg/m 3，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：1.013×105Pa 和273k 时，废气中H 2S 的摩尔数为 4.2210%2632.029********⨯⨯⨯ =1.076×103mol/h 废气中H 2S 的质量为1.076×103×34=36.6kg/h ①分子筛需用量h kg /12230.06.36= ② 吸附周期为8h ，所以吸附塔为分子筛的装 量为122×8=976kg 吸附塔的体积为 334.1730976m =催化习题6 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NO x 的尾气。
尾气排放量为13000m 3/h （标态），尾气中含有NO x 为0.28%、N 2为95%、H 2O 为1.6%，使用的催化剂为ф5mm 球形粒子，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 2的含量很高，在计算时可取用N 2的物理参数直接计算。
在533K 时μN2=2.78×10-5P a ·s ，ρN2=1.25kg/m 3,ε=0.92。
] 解：①接触时间t no =Vsp 1 =180001 =5.6×10-5h ②床层体积V R =sp no V Q =1800013000 =0.72m 3 ③床层高度：由式f=o no u Q =3600052.113000⨯即，得πD 2=9.50m 238.242=D π代入下式L=2)1(4D V R πε- =50.9)92.01(72.04-⨯ =3.79m ④床层阻力雷诺准数 R em =)1(εμρ-o s u d =)92.01(1078.225.152.110553-⨯⨯⨯⨯⨯-- =4272摩擦阻力系数：75.1150+=em m R λ =1.79 计算压降32)1(εερλm o m d u L P -=∆ =332)92.01(105)92.01(52.125.179.379.1-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯- =402.75Pa 7 将处理量为25mol/min 的某一种污染物送入催化反应器，要求达到74%的转化率。
假定采用长6.lm ，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 A =-0.15（1-X A ），单位：kmol/（催化剂min ），催化剂的填充密度为580kg/m 3。
解：由式11.28 = 得AO s N W ρ⎰Af X o A A Y dx 催化剂质量W=⎰AF X o A A AO s Y dx N ρ =580×25×10-3⎰--74.0)1(15.0o A A X dx催化剂体积用量：由W=ρs V R得V R=W/ρs=130/580=0.224m3/minπD2=单管体积：V 3.14/4×(3.8×10-2)2×6.1L4=6.9×10-3m3n=V R/V=0.224/6.9×10-3=338 为减少SO2排放，拟用一催化剂将SO2转化为SO3。
已知：进入催化器的总气量为7320kg/d，SO2的质量流速为230kg/d，进气温度为250℃。
假如反应是绝热反应，并要求不大于SO2的允许排放量56.75kg/d，试计算气流出口温度为多少。
SO2氧化成SO3的反应热Q是171667J/mol，废气热容是3.475J/(gK)。
