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。
为简化起见,取平均操作压力为0.1216MPa,平均操作温度为733K,混合气体的黏度等于3.4×10-5Pa·s,密度按空气计算。
k=7.03×106exp(-5000/T) (min-1)
试计算催化剂用量(可忽略外扩散阻力)。
催化剂性质:比表面积为140m2/g,颗粒密度为0.9g/cm3,孔容为0.42cm3/g,曲节因子为3,床层空隙率为0.38。
反应气体的定压比热容为30J/(mol·K),反应热等于-2990kJ/mol。
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。
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。
用1.2mol/m3的氨水吸收某生产装置出口气中的二氧化碳,当气流主体中二氧化碳分压为1.013×10-3MPa时,试问该处的二氧化碳吸收速率为多少?
已知:液相中CO2,NH3的扩散系数均为3.5×10-5cm2/s,2级反应速率常数为38.6×105cm3/(mol·s),二氧化碳的溶解度系数为1.53×10-10mol/(cm3·Pa),kL=0.04cm/s,kG=3.22×10-10mol/(cm2·s·Pa),相界面积aL=2.0cm2/cm3。
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