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問答題 乙苯脫氫反應(yīng)在直徑為0.4cm的球形催化劑上進行,反應(yīng)條件是0.10Mpa,600℃,原料氣為乙苯和水蒸汽的混合物,二者摩爾比為1:9,假定該反應(yīng)可按擬一級反應(yīng)處理.

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1.問答題在固定床反應(yīng)器中等溫進行一級不可逆反應(yīng),床內(nèi)填充直徑為6mm的球形催化劑,反應(yīng)組分在其中的擴散系數(shù)為0.02cm²/s,在操作溫度下,反應(yīng)式速率常數(shù)等于0.01min^-1,有人建議改有3mm的球形催化劑以提高產(chǎn)量,你認(rèn)為采用此建議能否增產(chǎn)?增產(chǎn)幅度有多大?假定催化劑的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均不隨顆粒大小而改變,并且改換粒度后仍保持同一溫度操作.

參考答案：

2.問答題 在150℃，用半徑100μm的鎳催化劑進行氣相苯加氫反應(yīng)，由于原料中氫大量過剩，可將該反應(yīng)按一級（對苯）反應(yīng)處理，在內(nèi)，外擴散影響已消除的情況下，測得反應(yīng)速率常數(shù)kp=5min^-1，苯在催化劑顆粒中有效擴散系數(shù)為0.2cm²/s，試問：
（1）在0.1Mpa下，要使η=0.8，催化劑顆粒的最大直徑是多少？
（2）改在2.02Mpa下操作，并假定苯的有效擴散系數(shù)與壓力成反比，重復(fù)上問的計算.
（3）改為液相苯加氫反應(yīng)，液態(tài)苯在催化劑顆粒中的有效擴散系數(shù)10^-5cm²/s.而反應(yīng)速率常數(shù)保持不變，要使η=0.8，求催化劑顆粒的最大直徑.

參考答案：

3.問答題 在球形催化劑上進行氣體A的分解反應(yīng),該反應(yīng)為一級不可逆放熱反應(yīng).已知顆粒直徑為0.3cm,氣體在顆粒中有效擴散系數(shù)為4.5×10^-5m²/h,顆粒外表面氣膜傳熱系數(shù)為44.72w/m²﹒K,氣膜傳質(zhì)系數(shù)為310m/h,反應(yīng)熱效應(yīng)為-162kJ/mol,氣相主體A的濃度為0.20mol/l,實驗測得A的表觀反應(yīng)速率為1.67mol/minl,試估算：
（1）外擴散阻力對反應(yīng)速率的影響；
（2）內(nèi)擴散阻力對反應(yīng)速率的影響；
（3）外表面與氣相主體間的溫度差．

參考答案：

4.問答題在Pt/Al₂O₃催化劑上于200℃用空氣進行微量一氧化碳反應(yīng),已知催化劑的孔容為0.3cm³/g,比表面積為200m²/g,顆粒密度為1.2g/cm³,曲節(jié)因子為3.7；CO-空氣二元系統(tǒng)中CO的正常擴散系數(shù)為0.192cm²/s.試求CO在該催化劑顆粒中的有效擴散系數(shù).

參考答案：

5.問答題 實驗室管式反應(yīng)器的內(nèi)徑2.1cm,長80cm,內(nèi)裝直徑6.35mm的銀催化劑進行乙烯氧化反應(yīng),原料氣為含乙烯2.25%(mol)的空氣,在反應(yīng)器內(nèi)某處測得P=1.06×10⁵Pa,TG=470K,乙烯轉(zhuǎn)化率35.7%,環(huán)氧乙烷收率23.2%,已知

顆粒外表面對氣相主體的傳熱系數(shù)為58.3w/m²K,顆粒密度為1.89g/cm³.設(shè)乙烯氧化的反應(yīng)速率為1.02×10^-2kmol/kg﹒h,試求該處催化劑外表面與氣流主體間的溫度差.

參考答案：