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（请给出正确答案）
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。
答案
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第1题
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；kLaL=0.203s-1；kLSaS=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。
第2题
在充填催化剂的活塞流反应器中进行苯(B)氧化反应以生产顺丁烯二酸酐(MA)
这3个反应均为1级反应，反应活化能(单位为kJ/kmol)为：E1=70800，E2=193000，E3=124800，指前因子[单位为kmol/(kg·h·Pa)]分别为：A1=0.2171，A2=1.372×108，A3=470.8，反应是在1.013×105Pa和704K等温下进行，原料气为苯蒸气与空气的混合物，其中含苯1.8%(摩尔分数)。现拟生产顺丁烯二酸酐1000kg/h，要求其最终收率为42%，假设①可按等容过程处理；②可采用拟均相模型。试计算
第3题
于1.479MPa和35℃等温下以直径为2×10-3cm的钯催化剂在机械搅拌釜内进行丁炔二醇(B)的加氢(A)反应
CH2OH—C≡C—CH2OH+H2→CH2OH—CH===CH—CH2OH
含氢摩尔分数为80%的气体进釜流量为5000m3(标准状态)/h。进釜的液体中丁炔二醇的浓度为2.5kmol/m3，流量为1m3/h。该反应对氢及丁炔二醇均为1级。假定液相呈全混流，气相为活塞流。催化剂密度为8kg/m3，试计算丁炔二醇转化率为90%时所需的反应体积。
数据：k=5×10-5m6/(mol·s·kg)，kLaL=0.277s-1，ρb=1.45g/cm3，kLS,A=kLS,R=6.9×10-4m/s，HA=56.8cm3(液)/cm3(气)。
第4题
在实验室用机械搅拌釜25℃等温下进行亚油酸甲酯催化加氢反应实验，获得数据(见下表)。其中下标A代表氢，该反应为1级反应。
序号 | pA/MPa | c_{AL}^{*}/left(kmol/m^{3} right) | (-Re_{A})[kmol/left(m^{3}cdot minright)] | Ws/(kg/m3) | dp/μm |
1 | 0.303 | 0.007 | 0.014 | 3.0 | 12 |
2 | 1.82 | 0.042 | 0.014 | 0.5 | 50 |
3 | 0.303 | 0.007 | 0.0023 | 1.5 | 50 |
4 | 0.303 | 0.007 | 0.007 | 2.0 | 750 |
所用催化剂为球形，颗粒密度为2g/cm3。试计算
(1)本征反应速率常数；
(2)使用750μm催化剂时的液固相传质系数，设梯尔模数等于3；
(3)讨论强化操作的措施。
第5题
在400K等温滴流床反应器中进行不饱和烃的加氢反应。纯度为50%的氢气(其余为惰性气体)于3.04MPa下讲入反应器．流量为36mol/s。该反应对氢为1级，对不饱和烃为零级。400K时反应速率常数为2.5×10-5m3/(kg·s)，所用的催化剂直径为0.4cm，曲节因子等于1.9。若反应器的直径为2m，试计算氢的转化率为60%时所需的床高。
已知数据：氢在液相中的扩散系数为7×10-9m2/s，kLaL=5.01×10-6m3/(kg·s)，kLSaS=3.19×10-5m3/(kg·s)，气膜阻力可以忽略。氢在液相中的溶解度系数为6.13。催化剂的颗粒密度为1.6g/cm3，孔率为0.45，堆密度为0.96g/cm3，床层压力降为2.0×10-2MPa/m。
第6题
。现根据实验结果进行放大设计，若放大后仍在原条件下操作，转化率为65%，试计算将qV,0增大为25L·s-1时，活塞流反应器内填装的催化剂的量。
第7题
在直径为8mm的球形催化剂上等温进行甲苯氢解反应
C6H5CH3+H2→C6H6+CH4
反应温度下的反应速率方程为
式中，A代表甲苯；B代表氢气。原料气中甲苯和氢气的浓度分别为0.1kmol/m3和0.48kmol/m3，试计算甲苯转化率等于10%时的内扩散有效因子。假定外扩散阻力可忽略，甲苯在催化剂中的有效扩散系数等于8.42×10-8m2/s。
第8题
双曲型动力学方程参数估值
在固体催化剂上进行气相反应
C6H5CH3(T)+H2(H)→C6H6(B)+CH4(M)
600℃等温下进行该反应，数据列于下表：
序号 | rT×1010mol/(g·s) | pT | pH | pB | pM | frac{p_{T}p_{H}}{r_{T}}times10^{-8} |
1 | 41.6 | 1 | 1 | 1 | 0 | 2.40 |
2 | 18.5 | 1 | 1 | 4 | 0 | 5.40 |
3 | 71 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1.41 |
4 | 284 | 1 | 4 | 0 | 0 | 1.41 |
5 | 47 | 05 | 1 | 0 | 0 | 1.06 |
6 | 117 | 5 | 1 | 0 | 0 | 4.27 |
7 | 127 | 10 | 1 | 0 | 0 | 7.87 |
8 | 131 | 15 | 1 | 0 | 0 | 11.45 |
9 | 133 | 20 | 1 | 0 | 0 | 15.03 |
表中rT为甲苯转化速率，通过模型筛选，该反应动力学方程为
试计算600℃时的动力学参数k、KT、KB。
第9题
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10题
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。
第11题
苯胺催化加氢反应对氢为1级，对苯胺为零级。1.01MPa和130℃下，采用直径为4mm的催化剂和纯氢进行反应。k=51.5cm3/(g·s)，kLS=0.008cm/s，kLaL=0.12s-1，纯氢的溶解度为3.56×10-6mol/cm3，氢在催化剂上的有效扩散系数为8.35×10-6cm2/s，试求宏观反应速率。
