苯加氢制环己烷的催化反应,反应温度为150℃,测得反应速率常数k=5s-1,有效扩散系数De=0.2cm2/s。求:(1)当颗粒直径为100μm时,内扩散影响是否排除;(2)若保持催化剂内部传递效率因子η2=0.8,则催化剂颗粒直径应该是多少。
第1题
直径为2.4mm球形催化剂进行一级不可逆反应,A→P,气相主体中A的浓度为cAb=0.02kmol/m3,已测得单位床层表观反应速率为60kmol/(m3·h),空隙率ε=0.4,组分A在粒内扩散系数为5×10-5m2/h,气膜传质系数为300m/h,试定量计算内、外传递阻力的影响。
第2题
有一级反应,其反应速率为(-rA)=kcA=10-6mol/(s·cm3(cat))。当cA0=10-2mol/L,0.10133MPa,400℃。如要求催化剂内扩散对总速率基本上没有影响,请决定所用催化剂的粒度。De=10-3cm2/s。
第3题
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)
第4题
对于零级反应动力学R=k,存在一个催化剂颗粒的临界尺寸,颗粒尺寸小于临界尺寸,等温有效因子是1,而颗粒大于临界尺寸,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。
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