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問(wèn)答題 苯(B)在釩催化劑上部分氧化成順酐(MA),反應(yīng)為:這三個(gè)反應(yīng)均為一級(jí)反應(yīng).實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)器內(nèi)某處氣相中苯和順酐的濃度分別為1.27%和0.55%(均為mol%),催化劑外表面溫度為623K,此溫度下,k1=0.0196s^-1,k2=0.0158s^-1,k3=1.98×10^-3s^-1,苯與順酐的kGam均為1.0×10^-4m³/skg.催化劑的顆粒密度為1500kg/m³,試計(jì)算反應(yīng)的瞬間選擇性并與外擴(kuò)散無(wú)影響時(shí)的瞬時(shí)選擇性相比較.

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1.問(wèn)答題 乙苯脫氫反應(yīng)在直徑為0.4cm的球形催化劑上進(jìn)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(jí)反應(yīng)處理,

(1)當(dāng)催化劑的孔徑足夠大,孔內(nèi)擴(kuò)散屬于正常擴(kuò)散,擴(kuò)散系數(shù)D’=1.5×10^-5m²/s,試計(jì)算內(nèi)擴(kuò)散有效因子.
(2)當(dāng)催化劑的平均孔徑為100Å時(shí),重新計(jì)算內(nèi)擴(kuò)散有效因子.
已知:催化劑顆粒密度為1.45g/cm³,孔率為0.35,曲節(jié)因子為3.0.

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2.問(wèn)答題 在V₂O₅/SiO₂催化劑上進(jìn)行萘氧化制苯酐的反應(yīng),反應(yīng)在1.013×10⁵Pa和350℃下進(jìn)行,萘-空氣混合氣體中萘的含量為0.10%(mol),反應(yīng)速率式為:

式中PA為萘的分壓,Pa.已知催化劑顆粒密度為1.3g/cm³,顆粒直徑為0.5cm,試計(jì)算萘氧化率為80%時(shí)萘的轉(zhuǎn)化速率(假定外擴(kuò)散阻力可忽略),有效擴(kuò)散系數(shù)等于3×10^-3cm²/s.

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3.問(wèn)答題在固定床反應(yīng)器中等溫進(jìn)行一級(jí)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.

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故采用此建議產(chǎn)量的增加是很有限的.

4.問(wèn)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(guò)剩,可將該反應(yīng)按一級(jí)(對(duì)苯)反應(yīng)處理,在內(nèi),外擴(kuò)散影響已消除的情況下,測(cè)得反應(yīng)速率常數(shù)kp=5min^-1, 苯在催化劑顆粒中有效擴(kuò)散系數(shù)為0.2cm²/s,試問(wèn): (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(wèn)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.

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5.問(wèn)答題在球形催化劑上進(jìn)行氣體A的分解反應(yīng),該反應(yīng)為一級(jí)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(kuò)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(shí)驗(yàn)測(cè)得A的表觀反應(yīng)速率為1.67mol/minl, 試估算：（1）外擴(kuò)散阻力對(duì)反應(yīng)速率的影響；（2）內(nèi)擴(kuò)散阻力對(duì)反應(yīng)速率的影響；（3）外表面與氣相主體間的溫度差．

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