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
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)
第1题
界尺寸，则等温有效因子反比于颗粒大小，对此请作出解释，并求球形多孔催化剂颗粒临界半径rc的表达式。
第2题
实验测定气一固催化反应速率与温度关系如下：
T(℃) | 100 | 200 |
反应速率【mol/(kg·min)】 | 50 | 68 |
请判断内扩散对过程是否有影响，为什么。
第3题
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。
第4题
假如催化剂是多孔的，反应在等温下进行，在转框式反应器中获得动力学数据列于下表：
粒径 | 反应物出口浓度 | 框子的旋转速度 | 测得的反应速率 |
1 | 1 | 高 | 3 |
3 | 1 | 低 | 1 |
3 | 1 | 高 | 1 |
试分析内外扩散阻力影响情况。
第5题
的组成相同。
粒径 | 反应物出口浓度 | 原料流率 | 循环速率 | 测得的反应速率 |
1 | 1 | 1 | 高 | 4 |
4 | 1 | 4 | 更高 | 4 |
1 | 2 | 1 | 更高 | 3 |
4 | 2 | 4 | 高 | 3 |
第6题
化剂颗粒得到彻底再生，氧气必须扩散进入到颗粒内部。已知这一烧焦反应在760℃和0.10133MPa下进行，反应速度R=0.4mol/(m3·s)，反应热效应为(-△Hr)=198400J/mol。试求当催化剂的粒径dp为多大时，总的烧焦反应过程不受内扩散的影响?其他数据如下：
De=4.6×10-7m2/s
λe=0.36W/(m·K)
第7题
催化剂温度不超过500℃，采用水蒸气稀释混合气的氧含量为2.5%(体积)，设混合气热容cP为1.0kJ/kg·K，密度ρ为0.42kg/m3，试计算说明该操作方案是否可行。
第8题
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：
序号 | 粒径dP(mm) | 出口反应物浓度，(mol/L) | 转速(r/min) | 反应速率(mol/(L·min)) |
1 | 0.2 | 1 | 1000 | 3 |
2 | 0.5 | 1 | 1000 | 3 |
3 | 2 | 1 | 500 | 1 |
4 | 2 | 1 | 1000 | 1 |
试说明在第二、第四组实验中，内、外扩散对反应的影响。
第9题
在一个VR=960cm3的CSTR中进行反应A→3R的动力学测定，催化剂W=1g，dp=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。
加料速率，L/h | 100 | 22 | 4 | 1 | 0.6 |
pA出/pA进 | 0.8 | 0.5 | 0.2 | 0.1 | 0.05 |
第10题
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cA=10-5mol/cm3时，按下述反应速率进行的，(-rA)=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(De=10-3cm2/s)?
