在氧化铝催化剂上进行乙腈的合成反应：设原料气的摩尔比为C2H2：NH3：H2...

问答题 在氧化铝催化剂上进行乙腈的合成反应：
设原料气的摩尔比为C₂H₂：NH₃：H₂=1：2.2：1，采用三段绝热式反应器，段间间接冷却，使每段出口温度均为550℃，而每段入口温度亦相同，已知反应速率式可近似地表示为：
式中x_A为乙炔的转化率，液体的平均热容为，如要求乙炔转化率达到92%，并且日产乙腈20吨，问需催化剂量多少？

参考答案：

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1.问答题 图7.C和图7.D分别为两个化学反应的T-X图，图中AB为平衡曲线，NP为最佳温度曲线，AM为等温线，GD为绝热线，GK为非绝热变温操作线，HB为等转化率线。
对于（2）和（3）的比较结果，你认为是普遍规律呢还是个别情况。

参考答案：等温操作线的位置（即等温操作所维持的温度）对（2），（3）的比较结果有很大影响，例如图7.C的等温操作线MA左移（即降低...

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2.问答题 图7.C和图7.D分别为两个化学反应的T-X图，图中AB为平衡曲线，NP为最佳温度曲线，AM为等温线，GD为绝热线，GK为非绝热变温操作线，HB为等转化率线。
对图7.D所示的反应，重复（2）的比较。

参考答案：对图7.D，是吸热反应，反应温度高则催化剂用量小，从图7.D看，GK线的操作温度最高，催化剂用最最小，绝热操作居中，等温...

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3.问答题 图7.C和图7.D分别为两个化学反应的T-X图，图中AB为平衡曲线，NP为最佳温度曲线，AM为等温线，GD为绝热线，GK为非绝热变温操作线，HB为等转化率线。
采用固定床反应器进行图7.C所示反应，分别按MA，GD和GK操作线操作，要求最终转化率达到50%，试比较这三种操作所需催化剂量的大小，说明原因。

参考答案：因是可逆放热反应，操作线接近TOP线的程度越大，催化剂用量越小，从图7.C看，在转化率从0到50%这一范围内，MA线最接...

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4.问答题 图7.C和图7.D分别为两个化学反应的T-X图，图中AB为平衡曲线，NP为最佳温度曲线，AM为等温线，GD为绝热线，GK为非绝热变温操作线，HB为等转化率线。
试比较这两个图的差异，并说明造成这些差异的根本原因。

参考答案：

5.问答题 在一列管式固定床反应器中进行邻二甲苯氧化制苯酐反应,管内充填高及直径均为5mm的园柱形五氧化二钒催化剂,壳方以熔盐作冷却剂,熔盐温度为370℃,该反应的动力学方程为:

式中PA为邻二甲苯的分压为O₂的初始分压Pa,反应热效应△Hr=-1285kJ/mol,反应管内径为25mm,原料气以9200kg/m²h的流速进入床层,其中邻二甲苯为0.9%,空气为99.1%(mol),混合气平均分子量子力为29.45,平均热容为1.072kJ/kgK,床层入口温度为370℃,床层堆密度为1300kg/m³,床层操作压力为0.1013Mpa(绝对),总传热系数为69.8w/m²K,试按拟均相一维活塞流模型计算床层轴向温度分布,并求最终转化率为73.5%时的床层高.计算时可忽略副反应的影响。

参考答案：

6.问答题 试分析下列说法是否正确：
（1）在一绝热反应器中进行无热效应的零级反应，其转化率与反应器长度的关系是线性的。
（2）在一绝热反应器中仅当进行一级反应时，其反应温度与转化率的关系才呈线性。
（3）多段绝热反应器最优化的结果是各段的催化剂相等。

参考答案：

7.问答题 在三段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应，各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0，试问：
若n<0，对上两个问题是否还能作出肯定性的回答？为什么？

参考答案：若n<0，则反应速率按1至3段的顺序递增，第一段净转化率最小，第三段最大。1-2段间的冷激剂量小于2-3段间的冷激剂量。

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8.问答题在三段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应，各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0，试问：若段间采用冷激方法进行降温，试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪处需加入的冷激剂量多？为什么？

参考答案：因第一段反应量大于第二段反应量，所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出的热量大，因而1-2段间需要的冷激量也大于2...

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9.问答题在三段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应，各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0，试问：哪一段的净转化率最大？哪一段最小？

参考答案：虽然各段进口温度相等，在催化剂量相同的情况下，净转化率也按1至3段的顺序递减，第一段最大，第二段次之，第三段最小。

10.问答题在内径为5.1cm的固定床反应器中常压下进行萘氧化反应：采用直径为0.318cm的球形钒催化剂，该反应可按拟一级反应处理，以床层体积为基准的反应速率常数为：K=5.74×10¹³exp（-19000/T）s^-1反应热效应△Hr=-1796kJ/m²K，萘在钒催化剂内的有效扩散系数等于1.2×10^-3cm²/s，若床层的热点温度为641K，试计算热点处气相中萘的浓度。假定外扩散的影响可不考虑，副反应可忽略。

参考答案：