当充填新催化剂的绝热床反应器进口原料温度控制为460℃时,出口物料温度为437℃,转化率符合要求;操作数月后,催
化剂的活性下降。为了保持所要求的转化率,将原料进口温度提高至470℃,出口物料温度相应升至448℃;若反应的活化能为83.7kJ/mol,试估计催化剂活性下降的百分数。
化剂的活性下降。为了保持所要求的转化率,将原料进口温度提高至470℃,出口物料温度相应升至448℃;若反应的活化能为83.7kJ/mol,试估计催化剂活性下降的百分数。
第1题
上题中的萘催化氧化反应器的原料气为萘与空气的混合气,其平均定压热容为1.3kJ/(kg·K),若进入床层的原料气温度与熔盐温度相等,催化剂的最高耐热温度为700K
第2题
绝热条件下,用钒催化剂对二氧化硫进行催化氧化。进口转化率xA1=0,进口温度T1=713K,出口转化率xA2=0.68,绝热温升系数。混合气体的初始组成=0.075,=0.11,=0.815,混合气体处理量=4.17/s。催化剂有效系数为0.45。已知当0<xA<0.75、T<748K时,催化过程的反应速率常数见下表:
T/K | 703 | 713 | 723 | 733 | 743 | 748 |
rp/s-1 | 0.086 | 0.14 | 0.47 | 1.20 | 1.60 | 1.75 |
当0<xA<0.75、T>748K时:
动力学方程式为:
根据上述条件,求催化剂用量。
第4题
在气-固相催化反应本征动力学实验中,向一连续反应器内装入质量为m1的催化剂(填充层高h1),保持温度、压力、进口物料组成不变,改变反应物A的进料摩尔流速qnA0,测定相应的反应率xA,得到xA-m/qnA0曲线。在同一反应器内装入质量为m2(填充层高度为h2)的催化剂,在同样的温度、压力和进口物料组成的条件下得到另一条xA-m/qnA0曲线(见图)。简要回答以下问题:
第7题
在固定床催化反应器内进行如下合成反应
已知该反应动力学方程为:,若cC2H2=cHCl则-rA=kcC2H2
433K时,k=0.0965s-1,空隙率ε=0.4。试求:当每小时处理2845m3混合原料气,C2H2的转化率达67%时,催化床层体积为多少?
[说明]①物料在反应器内的流动模型为活塞流;②该气—固催化反应前后分子数发生变化。
第9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10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11题
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
rA=ηρPkcAS[mol/(cm3·s)](按床层体积计)
式中,cAS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ρb=1.0g/cm3,1级反应速率常数k=0.06cm3/(g·s),床层空隙率ε=0.3,kLSaS=0.3s-1,kLaL=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。