题目内容
（请给出正确答案）
在固体催化剂上进行A的一级分解反应，已知颗粒直径dp=2.4mm，固体颗粒与气体给热系数h=167.2kJ/(m2·℃·h)，传质分系数kg=300m3/(m2(cat)·h)，颗粒有效扩散系数De=5×10-5m3/(m(cat)·h)，颗粒有效导热系数λe=1.672kJ/(m(cat)·℃·h)
反应参数：(-△Hr)=167.2kJ/molA
CAb=20mol/m3(0.1MPa，336℃)
R=105mol(m3(cat)·h)
求：(1)气膜阻力是否有影响；
(2)内扩散阻力是否有强的影响；
(3)估计颗粒内部温度差以及颗粒表面与气流主体的温度差。
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某一气固催化反应，反应速率为(-rA)=kcA，若催化剂体积反应速率(-rA)=10-6mol/(cm3·s)，反应物浓度cA=10-2mol/L，如要求内部传递阻力忽略不计‘，则所用催化剂直径为多少？De=10-3cm2/s。
乙烯直接水合制乙醇的反应速率式为(-rA)=kcA，在300℃，7MPa，有效扩散系数De=7.04×10-4cm2/s，反应速率常数k=0.09s-1，采用球形颗粒5mm催化剂，试问颗粒内扩散影响程度。
一级流固催化反应，在dP=5mm的球形催化剂上进行，床层空隙率ε=0.4，流体线速度为u=0.1m/s，以床层计的反应速率常数k=0.5s-1，计算下列两种情况下外扩散的影响：
(1)流体混合物平均密度ρg=1kg/m3，黏度μ=3×10-5Pa·s，扩散系数为D=4×10-5m2/s。
(2)流体混合物平均密度ρf=103kg/m3，黏度μ=10-3Pa·s，扩散系数为D=8×10-10m2/s。
Pr=0.565，μ=2.78×10-4Pa·s
苯在空气中的扩散系数DAB=0.381cm2/s，床层空隙率为0.34。
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。
下表为转框式试验反应器中测得的气-固催化反应动力学数据。已知反应为一级，并假设颗粒温度均匀，且等于周围的气体温度，试分析扩散阻力影响，并求反应活性能。
序号 | 气体流量(υ) | 进口浓度(cA0) | 出口浓度(cAf) | 催化剂量(w) | 颗粒直径(dP) | 转速(N) | 温度(℃) |
1 | 5 | 5 | 1 | 10 | 1 | 300 | 344 |
2 | 2 | 4 | 1 | 6 | 2 | 800 | 344 |
3 | 8 | 2 | 1 | 4 | 2 | 800 | 372 |
4 | 9 | 3 | 1 | 9 | 2 | 300 | 372 |
在一内循环无梯度反应器中进行一级不可逆反应，已知两次实验的催化剂用量W以及原料的体积流量υ0均相同，采用不同粒度的催化剂，测得的实验结果如下表：
dP,mm | cA0,mol/m3 | xA |
4 | 80 | 0.600 |
8 | 40 | 0.429 |
试由实验结果估计内扩散影响程度。
在Al2O3为载体的Ni催化剂上进行苯气相加氢反应
C6H6+3H2→环-C6H12
催化剂为球形颗粒，直径为8mm，颗粒密度为0.9g/cm3，堆积密度为0.6g/cm3，反应物的质量流速为1500kg/(m2·h)。已知在反应器中某处反应物组成为1.2%C6H6，92%H2及6.8%环-C6H12气体温度为180℃，压力为0.10133MPa，反应速率为0.0195mol环-C6H12/(g(cat)·h)。试估算该处催化剂外表面温度及C6H6的浓度。
已知在给定温度、压力、混合气组成时气体的物理性质如下：
C6H6的扩散系数0.678cm2/s，气体混合物导热系数为0.7322kJ/(mol·℃)，混合气体黏度为1.161×10-5Pa·s，混合气体平均热容为37.24kJ/(mol·℃)，反应热为
(-△H)=213384J/mol。
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