催化剂结焦后的烧焦反应是一个外扩散控制的快反应，反应热为（-△H)=136.1kJ/mol。若烧焦反应温度为300℃，为控制

在一转框式内循环反应器中，等温下进行催化反应实验，得下述数据：

  试说明在第二、第四组实验中，内、外扩散对反应的影响。

在一个V_R=960cm³的CSTR中进行反应A→3R的动力学测定，催化剂W=1g，d_p=3mm，p=0.8MPa(8atm)，t=700℃，纯A以不同速率进料，测定数据如下，试求该催化剂上的反应速率。

在没有孔扩散阻力时，特定的一级气相反应，在1大气压、400℃和c_A=10^-5mol/cm³时，按下述反应速率进行的，(-r_A)=10^-6mol/(cm³(cat)·s)。为保证孔扩散阻力不影响反应速率，应该用多大的球形催化剂颗粒(D_e=10^-3cm²/s)?

平行反应过程反应器选择

  已知物料c_A0=100，c_P0=c_S0=0，在全混釜反应器中进行下列反应：

  测得反应器出口浓度为：

  求：

  (1)动力学关系；

  (2)在CSTR中应该维持在什么浓度水平，使产物P的浓度为最大?

  (3)选用哪一种反应器为优?在所选的反应器中产物P的最大收率为多少?

平行反应过程优化分析

  在间歇釜式反应器中进行如下反应

  实验测得50℃时c_p/c_s恒为2，当反应10min后，A的转化率为0.50，反应时间延长一倍，转化率为0.75，求k₁和k₂的值各为多少?又当温度提高10℃，测得c_p/c_s=3，试问哪个反应活化能大?两个活化能差多少?

自催化反应过程的优化

  自催化反应A+R→2R其反应速率式为

  (-r_A)=kc_Ac_R

  k=1.512m³/(kmol·min)

  现采用的原料中A的含量c_A=0.99kmol/m³，R的含量c_R=0.01kmol/m³，要求A的最终浓度降低到0.01kmol/m³，当原料的进料量为10m³/h时，

  求：

  (1)反应速率达到最大时，A的浓度是多少?

  (2)用CSTR时，反应器体积是多大?

  (3)采用PFR时，反应器体积又为多大?

  (4)为使反应器体积为最小，将CSTR和PFR配合使用，组合方式如何，其最小体积为多少?

不同类型反应器中进行自催化反应的比较

  自催化反应： A+P→P+P

  是一个等密度反应过程，反应速率为

  (-r_A)=kc_Ac_P

  ，进料流量为υ=0.002m³/s，

  c_A0=2kmol/m³，c_P0=0，转化率x_A=0.98，

  试计算下列反应器的体积：

  (1)全混流反应器(CSTR)；

  (2)两个等体积全混流反应器串联的组合反应器；

  (3)平推流反应器；

  (4)循环比R=1的循环反应器；

  (5)具有最小体积的循环反应器。

CSTR中串联反应过程计算

  今有一级串联反应，试推导反应器出口各组分浓度的计算方法，并求解最优反应时间τ_opt及产物P的最大收率。

不同反应器中进行串联反应的比较

  一级串联反应  

  (-r_A)=k₁c_A，  r_P=k₁c_A-k₂c_A

  式中A表示C₆H₆，P表示C₆H₅Cl，S表示C₆H₄Cl₂。

  已知k₁=1，k₂=0.5，c_A0=1mol/L，c_P0=c_S0=0。

  求：(1)在管式流动反应器中，τ=1；

  (2)在单个CSTR反应器中，τ=1；

  (3)在两釜串联反应器中，τ₁=τ₂=1；

  (4)若两釜串联反应器中，τ₁=τ₂=0.5。

  求上述情况下，最终产物中P和s的分子比各为多少?

反应器组合方式的选择

  现有两个体积为V_R和2V_R的搅拌釜，用于进行一级不可逆液相反应。进料体积流率为2，下列哪种情况可获得最高的产物生成速率?

  (1)用两个并联操作且各反应器的平均停留时间相等；

  (2)并联操作而平均停留时间又不等的情况；

  (3)串联操作，物料先进2V_R后进V_R的组合；

  (4)串联操作，物料先进V_R后进2V_R的组合的情况。