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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，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：

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1.問答題 在球形催化劑上進行氣體A的分解反應，該反應為一級不可逆放熱反應.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，氣膜傳質系數(shù)為310m/h，反應熱效應為-162kJ/mol，氣相主體A的濃度為0.20mol/l，實驗測得A的表觀反應速率為1.67mol/minl，試估算：
（1）外擴散阻力對反應速率的影響；
（2）內擴散阻力對反應速率的影響；
（3）外表面與氣相主體間的溫度差．

參考答案：

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

(2)若反應式(A)改為一級可逆反應則相應的(B)式如何?

參考答案：

3.問答題 在150℃，用半徑100μm的鎳催化劑進行氣相苯加氫反應，由于原料中氫大量過剩，可將該反應按一級（對苯）反應處理，在內，外擴散影響已消除的情況下，測得反應速率常數(shù)k_p=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，重復上問的計算。
（3）改為液相苯加氫反應，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：

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

參考答案：

5.問答題在0.10Mpa，530℃進行丁烷脫氫反應，采用直徑5mm的球形鉻鋁催化劑，此催化劑的物理性質為：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.在上述反應條件下該反應可按一級不可逆反應處理，本征反應速率常數(shù)為0.94cm³/gs，外擴散阻力可忽略，試求內擴散有效因子。

參考答案：