题目
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QSO2是171667J/mol，废气热容是3.475J/（gK）。
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QSO2是171667J/mol，废气热容是3.475J/（gK）。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定反应的SO_2量
反应的SO_2量为进入催化器的SO_2量减去允许排放量，即230kg/d - 56.75kg/d = 173.25kg/d。
步骤 2：计算生成的SO_3量
根据反应方程式SO_2 + 1/2O_2 → SO_3，生成的SO_3量等于反应的SO_2量，即173.25kg/d。由于SO_2的摩尔质量为64g/mol，SO_3的摩尔质量为80g/mol，因此生成的SO_3量为173.25kg/d × (80g/mol / 64g/mol) = 216.56kg/d。
步骤 3：计算反应后混合气体的总质量
反应后混合气体的总质量为进入催化器的总气量减去反应的SO_2量加上生成的SO_3量，即7320kg/d - 230kg/d + 216.56kg/d = 7306.56kg/d。
步骤 4：计算反应的热量
反应的热量为反应的SO_2量乘以反应热，即173.25kg/d × (171667J/mol / 64g/mol) = 468928.28J/d。
步骤 5：计算气流出口温度
根据绝热反应的热量守恒，反应的热量等于混合气体的热容乘以温度变化，即468928.28J/d = 7306.56kg/d × 3.475J/(gK) × (T - 250℃)。解得T = 268.1℃。
反应的SO_2量为进入催化器的SO_2量减去允许排放量，即230kg/d - 56.75kg/d = 173.25kg/d。
步骤 2：计算生成的SO_3量
根据反应方程式SO_2 + 1/2O_2 → SO_3，生成的SO_3量等于反应的SO_2量，即173.25kg/d。由于SO_2的摩尔质量为64g/mol，SO_3的摩尔质量为80g/mol，因此生成的SO_3量为173.25kg/d × (80g/mol / 64g/mol) = 216.56kg/d。
步骤 3：计算反应后混合气体的总质量
反应后混合气体的总质量为进入催化器的总气量减去反应的SO_2量加上生成的SO_3量，即7320kg/d - 230kg/d + 216.56kg/d = 7306.56kg/d。
步骤 4：计算反应的热量
反应的热量为反应的SO_2量乘以反应热，即173.25kg/d × (171667J/mol / 64g/mol) = 468928.28J/d。
步骤 5：计算气流出口温度
根据绝热反应的热量守恒，反应的热量等于混合气体的热容乘以温度变化，即468928.28J/d = 7306.56kg/d × 3.475J/(gK) × (T - 250℃)。解得T = 268.1℃。