床层空隙率是反应器中被催化剂占据的体积。（）

等温一级不可逆反应，以反应器为基准的反应速率常数k=2s^-1。催化剂直径为5mm的球形颗粒，床层空隙率ε=0.5，测得内表面利用率η₂=0.638，试求下述情况下的表观反应速率常数k。

  (1)催化剂颗粒改为直径为3mm的球形颗粒；

  (2)粒度不变，改变填充方法，使ε=0.4。

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。

在内径为5.1cm的固定床反应器中常压进行萘氧化反应：

  采用直径为0.318cm的球形钒催化剂，该反应可按拟1级反应处理，以床层体积为基准的反应速率常数为

    反应热效应△H_r=-1796kJ/mol，床层空隙率等于0.4，床层外用630K等温熔盐冷却，床层与熔盐间的传热系数为180J/(m²·s·K)。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。

1级不可逆反应A→B，在装有球形催化剂的微分固定床反应器中进行，温度为400℃且等温，测得反应物浓度为0.05kmol/m³时的反应速率(以床层计)为2.5kmol/(m³·min)，该温度下以单位体积床层计的本征速率常数为k_V=50s^-1，床层空隙率为0.3，A的有效扩散系数为0.03cm²/s，假定外扩散阻力可不计，试求

在充填直径为4mm的Pd-Al₂O₃催化剂的滴流床反应器中，于0.1013MPa，50℃等温下进行α-甲基苯乙烯加氢反应。液相进料α-甲基苯乙烯的浓度为4.3×10^-4mol/cm³；床层人口处纯氢及液体的线速度分别等于12cm/s和1cm/s；若液相中α-甲基苯乙烯转化率为90%，试计算床高。假定气相和液相均呈活塞流，且床层压力降可忽略不计。

  已知数据：该反应对氢为1级，对α-甲基苯乙烯为0级。操作条件下，基于床层体积计算的数据：k=16.8s^-1；k_La_L=0.203s^-1；k_LSa_S=0.203s^-1。氢在催化剂中的有效扩散系数为1.02×10^-6cm²/s。氢在液相中的溶解度系数为0.6cm³(气)/cm³，床层空隙率ε=0.42。

今有含SO₂的空气需要净化处理。采用以活性炭为催化剂，以水为液体介质的滴流床反应器，在0.101MPa，25℃下将SO₂氧化为SO₃，溶于水而成稀硫酸从反应器底部流出。反应的控制步骤是O₂在催化剂表面的吸附，以O₂表示的反应速率

  r_A=ηρ_Pkc_AS[mol/(cm³·s)](按床层体积计)

  式中，c_AS为催化剂表面处的O₂浓度，单位为mol/cm³。已知：内扩散有效因子η=0.6，堆密度ρ_b=1.0g/cm³，1级反应速率常数k=0.06cm³/(g·s)，床层空隙率ε=0.3，k_LSa_S=0.3s^-1，k_La_L=0.03s^-1，气体流量为100cm³/s，O₂在水中溶解度的亨利常数H=5.0，反应器直径10cm，塔顶入口处气体的摩尔分数分别为SO₂2%，O₂19%，N₂79%。试求SO₂转化率为80%时滴流床反应器的床层高度。

为除去H₂气中少量O₂杂质，用装有Pt/Al₂O₃催化剂的脱氧器进行以下反应

  2H₂+O₂→2H₂O

  O₂的反应速率可按下式计算：

    式中，p_A为O₂的分压，单位为Pa。脱氧器催化剂床层空隙率ε=0.35，气体的质量速度G=1250kg/(m²·h)，催化剂的颗粒直径d_P=1.86cm，外表面积a_m=0.5434m²/g。

  现测得脱氧器内某处气相压力为0.1135MPa，温度373K，各气体体积分数为H₂96%，O₂4.0%。试判断该处条件下，相间的传质、传热阻力可否忽略不计(不考虑内扩散阻力)?

  在本题条件下O₂扩散系数为0.414m²/h，混合气体黏度1.03×10^-5Pa·s，密度0.117kg/m³，反应热2.424×10⁵J/mol，相间传热系数2.424×10⁶J/(m²·h·K)。

苯与乙烯气相烷基化反应条件是：入口温度T₀为400℃，反应在苯过量情况下进行，可把反应速率认为对乙烯是一级，其反应速率常数k=384s^-1(以反应器体积为基准)，混合气体黏度为1.8×10^-5Pa·s，密度ρ=23.5kg/m³，乙烯在苯中扩散系数为2×10^-5m²/s，混合气体表观气速u=0.15m/s，催化剂颗粒为φ2×1.5的圆柱形颗粒，床层空隙率为0.4，试估计外部传递阻力对反应的影响。

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。

内扩散阻力存在下的表观反应速率常数k

  一级不可逆反应于某温度T下，以反应器为基准的反应速率常数k=2s^-1，催化剂是直径为5mm的球形颗粒，床层空隙率ε=0.4，若求得内表面利用率η₂=0.672，试计算下列两种情况下的表观反应速率常数k：

  (1)催化剂颗粒改为直径为3mm的球形颗粒，若ε不变；

  (2)改变充填方法，使催化剂的空隙率为0.50(粒度不变)。