在內(nèi)徑為5.1cm的固定床反應(yīng)器中常壓下進(jìn)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(jí)反應(yīng)處理，以床層體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)

萘在釩催化劑內(nèi)的有效擴(kuò)散系數(shù)等于1.2×10^-3cm²/s,若床層的熱點(diǎn)溫度為641K,試計(jì)算熱點(diǎn)處氣相中萘的濃度.假定外擴(kuò)散的影響可不考慮,副反應(yīng)可忽略.

在三段絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行n級(jí)不可逆反應(yīng),各段的催化劑量相同,且控制進(jìn)入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0,試問(wèn):
(1)哪一段的凈轉(zhuǎn)化率最大?哪一段最小?
(2)若段間采用冷激方法進(jìn)行降溫,試問(wèn)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?
(3)若n<0,對(duì)問(wèn)題(1),(2)是否還能作出肯定性的回答?為什么?

在一列管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行鄰二甲苯氧化制苯酐反應(yīng),管內(nèi)充填高及直徑均為5mm的園柱形五氧化二釩催化劑,殼方以熔鹽作冷卻劑,熔鹽溫度為370℃,該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為:

Hr=-1285kJ/mol,反應(yīng)管內(nèi)徑為25mm,原料氣以9200kg/m²h的流速進(jìn)入床層,其中鄰二甲苯為0.9%,空氣為99.1%(mol),混合氣平均分子量子力為29.45,平均熱容為1.072kJ/kgK,床層入口溫度為370℃,床層堆密度為1300kg/m³,床層操作壓力為0.1013Mpa(絕對(duì)),總傳熱系數(shù)為69.8w/m²K,試按擬均相一維活塞流模型計(jì)算床層軸向溫度分布,并求最終轉(zhuǎn)化率為73.5%時(shí)的床層高.計(jì)算時(shí)可忽略副反應(yīng)的影響.

在氧化鋁催化劑上進(jìn)行乙腈的合成反應(yīng):

求乙炔轉(zhuǎn)化率達(dá)到92%,并且日產(chǎn)乙腈20噸,問(wèn)需催化劑量多少?

乙炔水合生產(chǎn)丙酮的反應(yīng)式為:

式中C_A為乙炔的濃度,擬在絕熱固定床反應(yīng)器中處理含量為3%C₂H₂(mol)的氣體1000m³(STP)/h,要求乙炔轉(zhuǎn)化68%,若入口氣體溫度為380℃,假定擴(kuò)散影響可忽略,試計(jì)算所需催化劑量.反應(yīng)熱效應(yīng)為-178kJ/mol,氣體的平均恒壓熱容按36.4J/molK計(jì)算.