化学反应与反应器

1. A平行反应中，反应级数相同AR1S2T3分析R收率最大时的温度条件。解:考虑下列一些情况：（1） E1E2、E3应该采用高温；（2） E1E1E2,高温有利于反应3，低温有利于反应2，因此必须选择既不受反应2控制，又不受反应3控制的温度。由 k1=k10e-E1/(RT)cnA K2=k20e-E2/(RT)cnA K3=k30e-E3/(RT)cnA因n相同，所以R的选择率=rR/(rR+rS+rT)=1/(1+rS/rR+rT/rR) =1/(1+k20/k10e(E1-E2)/RT+k30/k10e(E1-E3)/RT)令d/dT=0所以 k20/k10e(E1-E2)/RT+k30/k10e(E1-E3)/RT=0取对数，并整理得(E3-E2)/RT=ln（E3-E1）k30/k20（E1-E2）满足上式要求的T值即为所求的解2. 简述气固催化反应涉及的过程及相关过程特征。反应物从气流主题扩散到催化剂的外表面（外扩散过程）；反应物进一步向催化剂的微孔内扩散进去(内扩散过程)；反应物在催化剂的表面被吸附（吸附过程）；吸附的反应物转化成反应的生成物（表面反应过程）；反应生成物从催化剂表面上脱附下来（脱附过程）；脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）；生成物分子从催化剂外表面处扩散到主流气流中被带走（外扩散过程）。3. 对气固催化反应A+BC，作图说明下列情形中初始反应速率(转化率为0)随总压力的变化：(a)机理为催化剂上吸附的A分子和B分子发生反应，表面反应为控制步骤;(b)机理同上，但组分A的吸附为控制步骤;(c)机理同上，但组分C的吸附为控制步骤;在所有情形中均假定两种反应物摩尔分数相等4.5. 图1为n级简单反应在不同反应器中性能比较，从该图中可获得什么样的结论，为什么？当转化率很小时反应器性能受流动状况的影响较小，当转化率趋于0时，平推流与全混流的体积比率等于1，而随着转化率的增加，两者体积比率相差就愈来愈显著。由于反应而引起的密度变化影响，与不同流动状况对反应器大小的影响相比，它通常属于较次要的因素。由于反应而引起的密度降低（物料体积膨胀），增加了全混流与平推流的体积比率，也就是说它进一步导致全混斧反应器的效率下降，而由于反应而引起的密度增加出现相反的结果。由此可以得出这样的结论：过程要求进行的程度（转化率）越高，返混的影响也越大，因此，对高转化率的反应宜采用平推流反应器。6.7.讨论：当转化率为0.9时，BR.PFR,CSTR三者的体积相差不大，但BR和PFR体积最小，选用PFR可以省去非生产时间。当转化率为0.8时，三者中同样BR和PFR所需的反应体积小，其中选用PFR可以省略非生产时间。8.9.10.11.12.在球形颗粒催化剂上进行一级不可逆反应AR。气相温度为337 ，压力为0.1MPa，组分A的摩尔分数为5%，催化剂粒径dp=2.4mm，有效导热系数=5.0210-3J/（scm），组分A在颗粒内 的 有效扩散系数De=0.15cm2/s，外部传质系数kg=30cm/s，外部传热系数h=4.1810-3 J/（scm），反应热效应（-H）=48070J/mol，实测表观反应速率（-rA）obs=2.77*10-3mol/cm2s，请回答:(1)外部传质阻力对反应速率有无影响?(2)内部传质阻力对反应速率有无影购?(3)催化剂颗粒内的最大温差为多少?(4)气相主体与催化剂颗粮外表面的温差为多少?13.在间歇反应器中AP两批反应间隔1h用于卸料、清洗与加料操作，已知反应物A为1000元/批，产物P为2000元/批，cA0=1kmol/m3，问在下述四种情况下应如何确定