在充填ZnO-Fe2O3催化剂的固床反应器中,进行乙炔水合反应:已知床层某处...

问答题 在充填ZnO-Fe₂O₃催化剂的固床反应器中,进行乙炔水合反应:

已知床层某处的压力和温度分别为0.10Mpa,400℃,气相中C₂H₂含量为3%(mol),该反应速率方程为r=kC_A,式中C_A为C₂H₂的浓度,速率常数k=7.06×10⁷exp(-61570/RT),h^-1,试求该处的外扩散有效因子.数据:催化剂颗粒直径0.5cm,颗粒密度1.6g/cm³,C₂H₂扩散系数7.3×10^-5m²/s,气体粘度2.35×10^-5Pa﹒s,床层中气体的质量流速0.2kg/m²s.

参考答案：

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1.问答题已知铁催化剂的堆密度为2.7g/cm³，颗粒密度为3.8 g/cm³，比表面积为16m²/g，试求每毫升颗粒和每毫升床层的催化剂表面积.

参考答案：

2.问答题某催化剂，其真密度为3.60g/cm³，颗粒密度为1.65g/cm³，比表面积为100m²/g.试求该催化剂的孔容，孔隙率和平均孔半径.

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3.问答题已知催化剂颗粒外表面的气膜传热系数为117w/m²K，气体的密度和热容分别为0.8kg/m³和2.4J/kgK，试估算气膜的传质系数.

参考答案：

4.问答题 在具有如下停留时间分布的反应器中，等温进行一级不可逆反应A→P，其反应速率常数为2min^-1。

参考答案：

用轴向扩散模型，故先确定模型参数Pe。为此需确定

5.问答题微观流体在全长为10m的等温管式非理想流动反应器中进行二级不可逆液相反应，其反应速率常数k为0.266l/mol.s，进料浓度CA0为1.6mol/l，物料在反应器内的线速度为0.25m/s，实验测定反应器出口转化率为80%，为了减小返混的影响，现将反应器长度改为40m，其它条件不变，试估计延长后的反应器出口转化率将为多少？

参考答案：

6.问答题 为了测定一闭式流动反应器的停留时间分布，采用脉冲示踪法，测得反应器出口物料中示踪剂浓度如下：
（1）反应物料在该反应器中的平均
（2）停留时间小于4.0min的物料所占的分率。

参考答案：

7.问答题 用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时间的关系如下：

（1）试求该反应器的停留时间分布及平均停留时间。
（2）若在该反应器内的物料为微观流体，且进行一级不可逆反应，反应速率常数k=0.05s^-1,预计反应器出口处的转化率。
（3）若反应器内的物料为宏观流体，其它条件均不变，试问反应器出口处的转化率又是多少？

参考答案：

（1）F（t）=C（t）/7.7

8.问答题 用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时间的关系如下：

（3）若用多釜串联模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？
（4）若用轴相扩散模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？
（5）若在此反应器内进行一级不可逆反应，反应速率常数k=1min^-1，且无副反应，试求反应器出口转化率。

参考答案：

9.问答题 温度为1000K的纯丙酮蒸汽以8kg/s的流量流入内径为26mm的活塞流反应器，在其中裂解为乙烯酮和甲烷：

（1）计算所需的反应体积；
（2）绘制轴向温度分布及轴向丙酮浓度分布图。

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10.问答题 在常压和2300℃下在管式反应器中进行纯度为90%的甲烷高温热裂解反应：

（1）若以C₂H₄为目的产物，忽略第三步反应，C₂H₄的最大收率为多少？
（2）若考虑第三步反应，C₂H₄的最大收率是否改变？
（3）用图表示各组分浓度随空时的变化关系。
（4）若改变甲烷的进料浓度，产物分布曲线是否改变？
（5）若改变反应温度，产物分布曲线是否改变？若提高反应温度，C₂H₄的收率是增加还是减少？乙炔的收率是增加还是减少？

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