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問答題 在固體催化劑上進(jìn)行一級不可逆反應(yīng)
已知反應(yīng)速率常數(shù)k,催化劑外表面積對氣相的傳質(zhì)系數(shù)為k_Ga_m,內(nèi)擴(kuò)散有效因子η.C_AG為氣相主體中組分A的濃度。
(1)試推導(dǎo):

(2)若反應(yīng)式(A)改為一級可逆反應(yīng)則相應(yīng)的(B)式如何?

參考答案：

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1.問答題 在150℃，用半徑100μm的鎳催化劑進(jìn)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(kuò)散影響已消除的情況下，測得反應(yīng)速率常數(shù)k_p=5min^-1，苯在催化劑顆粒中有效擴(kuò)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(kuò)散系數(shù)與壓力成反比，重復(fù)上問的計(jì)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(kuò)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：

2.問答題 一級不可逆反應(yīng)A→B，在裝有球形催化劑的微分固定床反應(yīng)器中進(jìn)行溫度為400℃等溫，測得反應(yīng)物濃度為0.05kmol/m³時(shí)的反應(yīng)速率為2.5 kmol/m³床層﹒min，該溫度下以單位體積床層計(jì)的本征速率常數(shù)為k_v=50s^-1 ，床層孔隙率為0.3，A的有效擴(kuò)散系數(shù)為0.03cm²/s，假定外擴(kuò)散阻力可不計(jì)，試求：
（1）反應(yīng)條件下催化劑的內(nèi)擴(kuò)散有效因子
（2）反應(yīng)器中所裝催化劑顆粒的半徑

參考答案：

3.問答題在0.10Mpa，530℃進(jìn)行丁烷脫氫反應(yīng)，采用直徑5mm的球形鉻鋁催化劑，此催化劑的物理性質(zhì)為：比表面積120m²/g，孔容0.35cm³/g，顆粒密度1.2g/cm³，曲節(jié)因子3.4.在上述反應(yīng)條件下該反應(yīng)可按一級不可逆反應(yīng)處理，本征反應(yīng)速率常數(shù)為0.94cm³/gs，外擴(kuò)散阻力可忽略，試求內(nèi)擴(kuò)散有效因子。

參考答案：

4.問答題在固定床反應(yīng)器中等溫進(jìn)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(kuò)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：

5.問答題若氣體通過固定床的線速度按空床計(jì)算為0.2m/s，則真正的線速度為多少？已知所填充的固體顆粒的堆密度為1.2g/cm³，顆粒密度為1.8 g/cm³。

參考答案：