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問答題

【計算題】
在固體催化劑上進行一級不可逆反應
已知反應速率常數(shù)k,催化劑外表面積對氣相的傳質(zhì)系數(shù)為k_Ga_m,內(nèi)擴散有效因子η.C_AG為氣相主體中組分A的濃度。
(1)試推導:

(2)若反應式(A)改為一級可逆反應則相應的(B)式如何?

答案：

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【計算題】
在150℃，用半徑100μm的鎳催化劑進行氣相苯加氫反應，由于原料中氫大量過剩，可將該反應按一級（對苯）反應處理，在內(nèi)，外擴散影響已消除的情況下，測得反應速率常數(shù)k_p=5min^-1，苯在催化劑顆粒中有效擴散系數(shù)為0.2cm²/s，試問：
（1）在0.1Mpa下，要使η=0.8，催化劑顆粒的最大直徑是多少？
（2）改在2.02Mpa下操作，并假定苯的有效擴散系數(shù)與壓力成反比，重復上問的計算。
（3）改為液相苯加氫反應，液態(tài)苯在催化劑顆粒中的有效擴散系數(shù)10^-5cm²/s.而反應速率常數(shù)保持不變，要使η=0.8，求催化劑顆粒的最大直徑。

答案：

【計算題】
一級不可逆反應A→B，在裝有球形催化劑的微分固定床反應器中進行溫度為400℃等溫，測得反應物濃度為0.05kmol/m³時的反應速率為2.5 kmol/m³床層﹒min，該溫度下以單位體積床層計的本征速率常數(shù)為k_v=50s^-1 ，床層孔隙率為0.3，A的有效擴散系數(shù)為0.03cm²/s，假定外擴散阻力可不計，試求：
（1）反應條件下催化劑的內(nèi)擴散有效因子
（2）反應器中所裝催化劑顆粒的半徑

答案：