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問答題充填新鮮催化劑的絕熱床反應器當進口原料的溫度控制為460℃時，出口物料溫度為437℃，轉(zhuǎn)化率符合要求；操作數(shù)月后，由于催化劑的活性下降，為了保持所要求的轉(zhuǎn)化率，將原料進口溫度提高到470℃，出口物料溫度相應升至448℃；若反應的活化能為83.7kJ/mol，試估計催化劑活性下降的百分率.

參考答案：

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1.問答題 在內(nèi)徑為5.1cm的固定床反應器中常壓下進行萘氧化反應：采用直徑為0.318cm的球形釩催化劑，該反應可按擬一級反應處理，以床層體積為基準的反應速率常數(shù)

萘在釩催化劑內(nèi)的有效擴散系數(shù)等于1.2×10^-3cm²/s,若床層的熱點溫度為641K,試計算熱點處氣相中萘的濃度.假定外擴散的影響可不考慮,副反應可忽略.

參考答案：

2.問答題 在三段絕熱式固定床反應器中進行n級不可逆反應,各段的催化劑量相同,且控制進入各段的反應物料溫度相等.若n>0,試問:
(1)哪一段的凈轉(zhuǎn)化率最大?哪一段最小?
(2)若段間采用冷激方法進行降溫,試問第一段與第二段之間和第二段與第三段之間哪處需加入的冷激劑量多?為什么?
(3)若n<0,對問題(1),(2)是否還能作出肯定性的回答?為什么?

參考答案：（1）雖然各段進口溫度相等，在催化劑量相同的情況下，凈轉(zhuǎn)化率也按1至3段的順序遞減，第一段最大，第二段次之，第三段最小....

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3.問答題 在一列管式固定床反應器中進行鄰二甲苯氧化制苯酐反應,管內(nèi)充填高及直徑均為5mm的園柱形五氧化二釩催化劑,殼方以熔鹽作冷卻劑,熔鹽溫度為370℃,該反應的動力學方程為:

Hr=-1285kJ/mol,反應管內(nèi)徑為25mm,原料氣以9200kg/m²h的流速進入床層,其中鄰二甲苯為0.9%,空氣為99.1%(mol),混合氣平均分子量子力為29.45,平均熱容為1.072kJ/kgK,床層入口溫度為370℃,床層堆密度為1300kg/m³,床層操作壓力為0.1013Mpa(絕對),總傳熱系數(shù)為69.8w/m²K,試按擬均相一維活塞流模型計算床層軸向溫度分布,并求最終轉(zhuǎn)化率為73.5%時的床層高.計算時可忽略副反應的影響.

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4.問答題 在氧化鋁催化劑上進行乙腈的合成反應:

求乙炔轉(zhuǎn)化率達到92%,并且日產(chǎn)乙腈20噸,問需催化劑量多少?

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5.問答題 乙炔水合生產(chǎn)丙酮的反應式為:

式中C_A為乙炔的濃度,擬在絕熱固定床反應器中處理含量為3%C₂H₂(mol)的氣體1000m³(STP)/h,要求乙炔轉(zhuǎn)化68%,若入口氣體溫度為380℃,假定擴散影響可忽略,試計算所需催化劑量.反應熱效應為-178kJ/mol,氣體的平均恒壓熱容按36.4J/molK計算.

參考答案：