三催化外取热器的催化剂由（）控制

在0.50665MPa和50℃的操作条件下，气体在具有高度湍流的气-固催化反应器内进行操作。外扩散阻力可以被忽略，因此，气相浓度等于催化剂表面浓度。动力学实验证明反应为一级可逆反应。50℃时平衡转化率为85%，在该反应条件下，其有效扩散系数为0.08cm²/s，催化剂颗粒密度为1g/cm³，测得在不同颗粒大小时的速率为：

  

dP(mm)	3.175	6.35	9.525
R【mol/(s·g(cat))】	4.85×10-4	4.01×10-4	3.54×10-4

  为了减少固定床反应器的压降，克服粒内阻力，希望采用的最大颗粒直径为多少?

  已知  

  (忽略热效应影响，反应能保证在50℃进行)

颗粒外表面温度与浓度

  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。

在内径为5.1cm的固定床反应器中常压进行萘氧化反应：

  采用直径为0.318cm的球形钒催化剂，该反应可按拟1级反应处理，以床层体积为基准的反应速率常数为

    反应热效应△H_r=-1796kJ/mol，床层空隙率等于0.4，床层外用630K等温熔盐冷却，床层与熔盐间的传热系数为180J/(m²·s·K)。萘在钒催化剂内的有效扩散系数等于1.2×10^-3cm²/s，若床层的热点温度为641K，试计算热点处气相中萘的浓度。假定外扩散的影响可不考虑，副反应可忽略。

在氧化铝为载体的镍催化剂上，进行苯气相加氧反应以生产环己烷，即

  C₆H₆+3H₂→C₆H₁₂

  催化剂为圆柱状，直径和高度均为8mm，颗粒密度为0.9g/cm³，堆积密度为0.6g/cm³，反应混合物以质量速度为1500kg/(m³·h)，通过反应器。已知在反应器的某一截面处，反应混合物组成为：C₆H₆1.2%，H₂92%，环-C₆H₁₂6.8%。气体温度为180℃，压力为0.10133MPa，反应速率为0.0195mol(环C₂H₁₂)/(g(cat)·h)，试计算该处催化剂外表面的温度和苯浓度。

  根据给定的温度、压力及混合气组成，可以估算出反应气体的物理性质如下：苯的扩散系数D=0.678cm²/s，气体混合物导热系数λ_g=0.7322kJ/(m·h·℃)，混合气体黏度μ=1.161×10^-5Pa·s，混合气体平均热容c_p=37.24kJ/(kmol·℃)，反应热(-△H)=213384J/mol

在工业生产中的含酚废液及废气可用催化法将酚烧成二氧化碳和水，使其符合排放标准。现拟设计一固定床绝热反应器在0.1013MPa下燃烧含酚气体中的苯酚。标准状态下含酚气体处理量为1200m³/h，苯酚质量浓度为800mg/kg，于403K下进入反应器，要求燃烧后气体中含酚质量浓度为100mg/kg。采用直径为8mm以氧化铝为载体的氧化铜球形催化剂，在该催化剂上苯酐燃烧反应为1级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为

  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。

表面温度与表面浓度

  在ZnO～Fe₂O₃催化剂上进行乙炔水合反应

  2C₂H₂+3H₂O→CH₃COCH₃+CO₂+2H₂

  为一级反应，其速率方程为

  (-r_A)=kc_A

  式中 c_A——乙炔浓度；

  k——反应速率常数。

  

  在催化剂颗粒直径为5mm的固定床反应器中进行反应，已知床层中某处的压力为0.10133MPa，气相主体温度为390℃，乙炔浓度为2.8%体积分率，试计算该处催化剂外表面温度和乙炔浓度。已知外扩散阻力可忽略不计。反应气体的流量G为880kg/(m²·h)反应热效应为

  (-AH)=177820kJ/kmol(C₂H₂)

  反应气体物性数据如下：

  μ=2.35×10^-5Pa·s  λ_g=0.2135kJ/(h·m·℃)

  c_P=2.01kJ/(kg·℃)，D=0.73cm²/s，ρ=0.9kg/m³