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問答題 試分析下列說法是否正確：
（1）在一絕熱反應(yīng)器中進行無熱效應(yīng)的零級反應(yīng)，其轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器長度的關(guān)系是線性的。
（2）在一絕熱反應(yīng)器中僅當(dāng)進行一級反應(yīng)時，其反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系才呈線性。
（3）多段絕熱反應(yīng)器最優(yōu)化的結(jié)果是各段的催化劑相等。

參考答案：

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1.問答題 在三段絕熱式固定床反應(yīng)器中進行n級不可逆反應(yīng)，各段的催化劑量相同，且控制進入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0，試問：
若n<0，對上兩個問題是否還能作出肯定性的回答？為什么？

參考答案：若n<0，則反應(yīng)速率按1至3段的順序遞增，第一段凈轉(zhuǎn)化率最小，第三段最大。1-2段間的冷激劑量小于2-3段間的冷激劑量。

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2.問答題在三段絕熱式固定床反應(yīng)器中進行n級不可逆反應(yīng)，各段的催化劑量相同，且控制進入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0，試問：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？

參考答案：因第一段反應(yīng)量大于第二段反應(yīng)量，所以1-2段間要取出的熱量比2-3段間要取出的熱量大，因而1-2段間需要的冷激量也大于2...

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3.問答題在三段絕熱式固定床反應(yīng)器中進行n級不可逆反應(yīng)，各段的催化劑量相同，且控制進入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0，試問：哪一段的凈轉(zhuǎn)化率最大？哪一段最?。?/a>

參考答案：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。

4.問答題在內(nèi)徑為5.1cm的固定床反應(yīng)器中常壓下進行萘氧化反應(yīng)：采用直徑為0.318cm的球形釩催化劑，該反應(yīng)可按擬一級反應(yīng)處理，以床層體積為基準的反應(yīng)速率常數(shù)為：K=5.74×10¹³exp（-19000/T）s^-1反應(yīng)熱效應(yīng)△Hr=-1796kJ/m²K，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(yīng)可忽略。

參考答案：

5.問答題 在充填10m³催化劑的絕熱固定床反應(yīng)器中進行甲苯氫解反應(yīng)以生產(chǎn)苯:C₆H₅CH₃+H₂→C₆H₆+CH₄
原料氣的摩爾組成為3.85%C₆H₆,3.18%C₆H₅CH₄,69.97%H₂;溫度為863K,操作壓力為6.08Mpa;若采用空速為1000m³(STP)/hm³催化劑,試計算反應(yīng)器出口的氣全組成。該反應(yīng)的速率方程如下:

式中C_T和C_H分別為甲苯和氫的濃度,kmol/m³,甲苯轉(zhuǎn)化速率r_T的單位為kmol/m³s,反應(yīng)熱效應(yīng)=-49974 J/mol,為簡化計,反應(yīng)氣體可按理想氣體處理,平均定壓熱容為常數(shù),等于4.23J/molK。

參考答案：