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問(wèn)答題 由直徑為3mm的多孔球形催化劑組成的等溫固定床，在其中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，基于催化劑顆粒體積計(jì)算的反應(yīng)速率常數(shù)為0.8s^-1，有效擴(kuò)散系數(shù)為0.013cm²/s，當(dāng)床層高度為2m時(shí)，可達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)化率.為了減小床層的壓力降，改用直徑為6mm的球形催化劑，其余條件均不變，流體在床層中流動(dòng)均為層流，試計(jì)算：（1）催化劑床層高度；（2）床層壓力降減小的百分率.

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1.問(wèn)答題若氣體通過(guò)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1.8g/cm³.

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2.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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3.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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4.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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5.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.