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問答題 擬設(shè)計一多段間接換熱式二氧化硫催化氧化反應(yīng)器,每小時處理原料氣35000m³(標準狀況下),組成為SO₂:7.5%;O₂:10.5%;N₂:82%.采用直徑5mm高10mm的圓柱形催化劑共80m³,取平均操作壓力為0.1216Mpa,平均操作溫度為733K,混合氣體的粘度等于3.4×10^-5Pa.s,密度按空氣計算.

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1.問答題 由直徑為3mm的多孔球形催化劑組成的等溫固定床，在其中進行一級不可逆反應(yīng)，基于催化劑顆粒體積計算的反應(yīng)速率常數(shù)為0.8s^-1，有效擴散系數(shù)為0.013cm²/s，當(dāng)床層高度為2m時，可達到所要求的轉(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，流體在床層中流動均為層流，試計算：（1）催化劑床層高度；（2）床層壓力降減小的百分率.

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2.問答題若氣體通過固定床的線速度按空床計算為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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3.問答題 苯(B)在釩催化劑上部分氧化成順酐(MA),反應(yīng)為:這三個反應(yīng)均為一級反應(yīng).實驗測得反應(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,試計算反應(yīng)的瞬間選擇性并與外擴散無影響時的瞬時選擇性相比較.

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4.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,

(1)當(dāng)催化劑的孔徑足夠大,孔內(nèi)擴散屬于正常擴散,擴散系數(shù)D’=1.5×10^-5m²/s,試計算內(nèi)擴散有效因子.
(2)當(dāng)催化劑的平均孔徑為100Å時,重新計算內(nèi)擴散有效因子.
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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5.問答題 在V₂O₅/SiO₂催化劑上進行萘氧化制苯酐的反應(yīng),反應(yīng)在1.013×10⁵Pa和350℃下進行,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,試計算萘氧化率為80%時萘的轉(zhuǎn)化速率(假定外擴散阻力可忽略),有效擴散系數(shù)等于3×10^-3cm²/s.

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