在固定床反应器中进行气固催化反应，若床层出口端的内扩散效率因子比进口端小，则反应的级数可能等于1级。

在0.50665MPa和50℃的操作条件下，气体在具有高度湍流的气-固催化反应器内进行操作。外扩散阻力可以被忽略，因此，气相浓度等于催化剂表面浓度。动力学实验证明反应为一级可逆反应。50℃时平衡转化率为85%，在该反应条件下，其有效扩散系数为0.08cm²/s，催化剂颗粒密度为1g/cm³，测得在不同颗粒大小时的速率为：

  

dP(mm)	3.175	6.35	9.525
R【mol/(s·g(cat))】	4.85×10-4	4.01×10-4	3.54×10-4

  为了减少固定床反应器的压降，克服粒内阻力，希望采用的最大颗粒直径为多少?

  已知  

  (忽略热效应影响，反应能保证在50℃进行)

内扩散影响实验判别

  在一固定床循环反应器中进行一级气相反应A→B。该反应器的循环比很高，因此在反应器内反应物的浓度是均匀的。在所有实验中进料速度均相同，υ₀=3cm³/s，A的初始浓度c_A0=100mol/m³，试根据下表中所列的实验数据确定内扩散对总反应过程起什么作用。

  

实验编号	dP/cm	W/kg	xA
1	0.2	2.0	0.6
2	0.6	1.0	0.2

在一微分固定床实验反应器中，于常压、713K等温条件下进行气体A的分解反应，反应为1级不可逆，已知床层体积为5cm³，床层空隙率为0.4，催化剂颗粒直径为2.4mm，气体A的有效扩散系数为1．2×10^-2cm²/s，实验测得反应器出口处A的气相浓度为1.68×10^-5mol/cm³，A的反应速率(床层)为1.04×10^-5mol/(cm³·s)。试求催化剂的内扩散有效因子。

拟采用两段间接换热式固定床反应器在常压下进行水煤气变换反应。原料气中CO，H₂O，CO₂，H₂的摩尔分数分别为0.1267，0.5833，0.394，0.1575，其他为惰性气体。使用直径和高分别为8.9mm及7.67mm的圆柱形铁铬催化剂。规定进第一段的原料气温度为633K，CO的最终转化率为91.8%。为保证催化剂总用量最少，第一段出口的转化率和第二段进口温度应控制为多少?

  在给定的催化剂上，已计入扩散影响的水煤气变换反应的速率方程为

  

  式中，p_A，p_B，p_C，p_D分别为一氧化碳、水煤气、二氧化碳和氢的分压，化学平衡常数K_p与温度的关系为

   (a)

  表观反应速率常数k^*与温度的关系则为

  (b)

  假定各段的绝热温升均等于155.2K。

在工业生产中的含酚废液及废气可用催化法将酚烧成二氧化碳和水，使其符合排放标准。现拟设计一固定床绝热反应器在0.1013MPa下燃烧含酚气体中的苯酚。标准状态下含酚气体处理量为1200m³/h，苯酚质量浓度为800mg/kg，于403K下进入反应器，要求燃烧后气体中含酚质量浓度为100mg/kg。采用直径为8mm以氧化铝为载体的氧化铜球形催化剂，在该催化剂上苯酐燃烧反应为1级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为

  k=7.03×10⁶exp(-5000/T) (min^-1)

  试计算催化剂用量(可忽略外扩散阻力)。

  催化剂性质：比表面积为140m²/g，颗粒密度为0.9g/cm³，孔容为0.42cm³/g，曲节因子为3，床层空隙率为0.38。

  反应气体的定压比热容为30J/(mol·K)，反应热等于-2990kJ/mol。

在流化床反应器中进行气固催化反应，反应速率方程为(-r_A)=kc_A，已知k=0.741s^-1，气速为0.2m/s．气体扩散系数为8×10^-5m²/s，气体密度为0.558kg/m³，黏度为3×10^-5Pa·s，床层空隙率ε=0.5，颗粒平均直径为4×10^-4m，流化床传质关联式为Sh=2+0.6Re^1/2Sc_1/3，试估计外部效率因子η₁。

在固定床催化反应器内进行如下合成反应：

  

  已知该反应动力学方程为：，若

  

  则

  433K时，k=0.0965s^-1，空隙率ε=0.4。试求：当每小时处理2845m³混合原料气，C₂H₂的转化率达67%时，催化床层体积为多少?

  [说明] ①物料在反应器内的流动模型为活塞流；②该气一固催化反应前后分子数发生变化。

固定床反应器具有反应速率快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等特点，床层内的气体流动可看成()。

A、湍流

B、对流

C、理想置换流动

D、理想混合流动

固定床反应器具有反应速度快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等特点，床层内的气体流动可看成()

A、湍流;

B、对流;

C、理想置换流动;

D、理想混合流动。