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問答題 一級(jí)不可逆反應(yīng)A→B，在裝有球形催化劑的微分固定床反應(yīng)器中進(jìn)行溫度為400℃等溫，測得反應(yīng)物濃度為0.05kmol/m³時(shí)的反應(yīng)速率為2.5 kmol/m³床層﹒min，該溫度下以單位體積床層計(jì)的本征速率常數(shù)為k_v=50s^-1 ，床層孔隙率為0.3，A的有效擴(kuò)散系數(shù)為0.03cm²/s，假定外擴(kuò)散阻力可不計(jì)，試求：
（1）反應(yīng)條件下催化劑的內(nèi)擴(kuò)散有效因子
（2）反應(yīng)器中所裝催化劑顆粒的半徑

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1.問答題在0.10Mpa，530℃進(jìn)行丁烷脫氫反應(yīng)，采用直徑5mm的球形鉻鋁催化劑，此催化劑的物理性質(zhì)為：比表面積120m²/g，孔容0.35cm³/g，顆粒密度1.2g/cm³，曲節(jié)因子3.4.在上述反應(yīng)條件下該反應(yīng)可按一級(jí)不可逆反應(yīng)處理，本征反應(yīng)速率常數(shù)為0.94cm³/gs，外擴(kuò)散阻力可忽略，試求內(nèi)擴(kuò)散有效因子。

參考答案：

2.問答題在固定床反應(yīng)器中等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，床內(nèi)填充直徑為6mm的球形催化劑，反應(yīng)組分在其中的擴(kuò)散系數(shù)為0.02cm²/s，在操作溫度下，反應(yīng)式速率常數(shù)等于0.01min^-1，有人建議改有3mm的球形催化劑以提高產(chǎn)量，你認(rèn)為采用此建議能否增產(chǎn)？增產(chǎn)幅度有多大？假定催化劑的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均不隨顆粒大小而改變，并且改換粒度后仍保持同一溫度操作。

參考答案：

3.問答題若氣體通過固定床的線速度按空床計(jì)算為0.2m/s，則真正的線速度為多少？已知所填充的固體顆粒的堆密度為1.2g/cm³，顆粒密度為1.8 g/cm³。

參考答案：

4.問答題 由直徑為3mm的多孔球形催化劑組成的等溫固定床，在其中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，基于催化劑顆粒體積計(jì)算的反應(yīng)速率常數(shù)為0.8s^-1，有效擴(kuò)散系數(shù)為0.013cm²/s，當(dāng)床層高度為2m時(shí)，可達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)化率。為了減小床層的壓力降，改用直徑為6mm的球形催化劑，其余條件均不變，流體在床層中流動(dòng)均為層流，試計(jì)算：
（1）催化劑床層高度；
（2）床層壓力降減小的百分率。

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5.問答題 多段冷激式氨合成塔的進(jìn)塔原料氣組如下：

（1）計(jì)算氨分解基（或稱無氨基）進(jìn)塔原料氣組成：
（2）若進(jìn)第一段的原料氣溫度為407℃，求第一段的絕熱操作線方程，方程中的組成分別用氨的轉(zhuǎn)化率及氨含量來表示。反應(yīng)氣體的平均熱容按33.08 J/molK計(jì)算.反應(yīng)熱△Hr=-5358J/molNH₃
（3）計(jì)算出口氨含量為10%時(shí)的床層出口溫度，按考慮反應(yīng)過程總摩爾數(shù)變化與忽略反應(yīng)過程總摩爾數(shù)變化兩種情況分別計(jì)算，并比較計(jì)算結(jié)果。

參考答案：