由直径为3mm的多孔球形催化剂组成的等温固定床，在其中进行一级不可逆反应，基...

问答题 由直径为3mm的多孔球形催化剂组成的等温固定床，在其中进行一级不可逆反应，基于催化剂颗粒体积计算的反应速率常数为0.8s^-1，有效扩散系数为0.013cm²/s，当床层高度为2m时，可达到所要求的转化率.为了减小床层的压力降，改用直径为6mm的球形催化剂，其余条件均不变，流体在床层中流动均为层流，试计算：
（1）催化剂床层高度；
（2）床层压力降减小的百分率.

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1.问答题若气体通过固定床的线速度按空床计算为0.2m/s，则真正的线速度为多少？已知所填充的固体颗粒的堆密度为1.2g/cm³，颗粒密度为1.8g/cm³

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2.问答题 苯（B）在钒催化剂上部分氧化成顺酐（MA），反应为：

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3.问答题 乙苯脱氢反应在直径为0.4cm的球形催化剂上进行,反应条件是0.10Mpa,600℃,原料气为乙苯和水蒸汽的混合物,二者摩尔比为1:9,假定该反应可按拟一级反应处理.

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4.问答题在固定床反应器中等温进行一级不可逆反应,床内填充直径为6mm的球形催化剂,反应组分在其中的扩散系数为0.02cm²/s,在操作温度下,反应式速率常数等于0.01min^-1,有人建议改有3mm的球形催化剂以提高产量,你认为采用此建议能否增产?增产幅度有多大?假定催化剂的物理性质及化学性质均不随颗粒大小而改变,并且改换粒度后仍保持同一温度操作.

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5.问答题 在150℃，用半径100μm的镍催化剂进行气相苯加氢反应，由于原料中氢大量过剩，可将该反应按一级（对苯）反应处理，在内，外扩散影响已消除的情况下，测得反应速率常数kp=5min^-1，苯在催化剂颗粒中有效扩散系数为0.2cm²/s，试问：
（1）在0.1Mpa下，要使η=0.8，催化剂颗粒的最大直径是多少？
（2）改在2.02Mpa下操作，并假定苯的有效扩散系数与压力成反比，重复上问的计算.
（3）改为液相苯加氢反应，液态苯在催化剂颗粒中的有效扩散系数10^-5cm²/s.而反应速率常数保持不变，要使η=0.8，求催化剂颗粒的最大直径.

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6.问答题 在球形催化剂上进行气体A的分解反应,该反应为一级不可逆放热反应.已知颗粒直径为0.3cm,气体在颗粒中有效扩散系数为4.5×10^-5m²/h,颗粒外表面气膜传热系数为44.72w/m²﹒K,气膜传质系数为310m/h,反应热效应为-162kJ/mol,气相主体A的浓度为0.20mol/l,实验测得A的表观反应速率为1.67mol/minl,试估算：
（1）外扩散阻力对反应速率的影响；
（2）内扩散阻力对反应速率的影响；
（3）外表面与气相主体间的温度差．

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7.问答题在Pt/Al₂O₃催化剂上于200℃用空气进行微量一氧化碳反应,已知催化剂的孔容为0.3cm³/g,比表面积为200m²/g,颗粒密度为1.2g/cm³,曲节因子为3.7；CO-空气二元系统中CO的正常扩散系数为0.192cm²/s.试求CO在该催化剂颗粒中的有效扩散系数.

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8.问答题 实验室管式反应器的内径2.1cm,长80cm,内装直径6.35mm的银催化剂进行乙烯氧化反应,原料气为含乙烯2.25%(mol)的空气,在反应器内某处测得P=1.06×10⁵Pa,TG=470K,乙烯转化率35.7%,环氧乙烷收率23.2%,已知

颗粒外表面对气相主体的传热系数为58.3w/m²K,颗粒密度为1.89g/cm³.设乙烯氧化的反应速率为1.02×10^-2kmol/kg﹒h,试求该处催化剂外表面与气流主体间的温度差.

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9.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.

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10.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.

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