题目

催化剂的堆密度为700kg/m,在277 C时,B的转化速率为:4.096 10 (0.3 8.885 10 p)( p pp/9.8p)r ,kmol/kg.s 3600(1 1.515 10 p)式中的分压以Pa表示,假定气固两相间的传质阻力可忽略不计。加料组成为 23%B,46%A,31%Q均为重量%,加料中不含酯,当 Xb=35%寸,所需的催化剂量是多少?反应体积时多少?乙酸乙酯的产量为 2083kg/h。

催化剂的堆密度为700kg/m,在277 C时,B的转化速率为:

4.096 10 (0.3 8.885 10 p)( p pp/9.8p)

r ,kmol/kg.s

3600(1 1.515 10 p)

式中的分压以Pa表示,假定气固两相间的传质阻力可忽略不计。加料组成为 23%B,46%A,31%Q均为重量%,加料中不含酯,当 Xb=35%寸,所需的催化剂量是多少?反应体积时多少?乙酸乙酯的产量为 2083kg/h。

题目解答

答案

解:由反应计量方程式知反应过程为恒容过程,将速率方程变为 B组分转

化率的函数,其中:

pB pB0(1 X B), pA pA0 I^B0XB

pP Pb0Xb,Pq pQ0 pB0X B

为求各组分初始分压,须将加料组成的质量百分比化为摩尔百分比,即

12.34%B,32.1%A,55.45%Q 于是有：
pB0	0.1234 1.013	105
pA0	0.3220 1.013	105
PQ0	0.5545 1.013	105
F B0	2083
	U.0 188 kmol / s
3600 88 0.35

将上述有关数据代入设计方程:

F B0

XBdXB

采用数值积分便可得到所需的催化剂量: 其反应体积为:

u f 1.0945* 20 21.89m / s

由( 2.50 )式知:

Q Q(1 yA0 AX A)

u U°(1 Ya0 aXa)

由已知条件,且考虑温度的影响可算出转化率为零时的线速度:

其出口处气体线速度为:

解析

步骤 1：将质量百分比转化为摩尔百分比
根据题目中给出的加料组成，B、A、Q的质量百分比分别为23%、46%、31%。首先，需要将这些质量百分比转化为摩尔百分比。这需要知道各组分的摩尔质量。假设B、A、Q的摩尔质量分别为M_B、M_A、M_Q。则摩尔百分比为：
\[ \text{摩尔百分比} = \frac{\text{质量百分比} \times 100}{\text{摩尔质量}} \]
步骤 2：计算各组分的初始分压
根据理想气体定律，各组分的分压与其摩尔百分比成正比。假设总压为1.013×10^5 Pa，则各组分的初始分压为：
\[ p_{B0} = 0.1234 \times 1.013 \times 10^5 \]
\[ p_{A0} = 0.3220 \times 1.013 \times 10^5 \]
\[ p_{Q0} = 0.5545 \times 1.013 \times 10^5 \]
步骤 3：计算B的转化速率
根据题目中给出的B的转化速率公式，将各组分的初始分压代入，计算出B的转化速率r_B。
步骤 4：计算所需的催化剂量
根据B的转化速率和乙酸乙酯的产量，可以计算出所需的催化剂量。乙酸乙酯的产量为2083kg/h，需要将其转化为kmol/s，然后根据转化速率计算催化剂量。
步骤 5：计算反应体积
根据催化剂量和催化剂的堆密度，可以计算出反应体积。