111第五章習(xí)題課異丙苯在催化劑上脫烷基生成苯，如催化劑為球形，密度為ρ=·m-3，空隙率ε=，比P P表面積為S=350m2g-1，求在500℃和，異丙苯在微孔中的有效擴散系數(shù)，設(shè)催化劑的曲g折因子τ=3，異丙苯苯的分子擴散系數(shù)D=。AB解gd 4V 4Pg

40.52 5.606109m0 S STM500TM500273.15120

3501031060D 4850dK 0

48505.606107 6.902103cm2s11 1D 1 1 1 1 6.608103cm2s1 D DAB K

0.155 6.902103D

D 0.526.608103 1.145 103cm e 330V=，比P表面積S=150m2g-1，曲折因子=，顆粒密度ρ=·cm-3，氫的摩爾擴散體積V=，二氧P S B化碳的摩爾擴散體積V=cm3mol-1，試求二氧化碳的有效擴散系數(shù)。A解M 44kgkmol1,VA

26.9cm3mol1M 2kgkmol1,VB

7.07cm3mol1 1 1 0.5 1 10.5T1.5 MMD 0.436 A BMM

0.436

303.151.5 44 2

0.6798cm2s1AB pV

V12

101.326.91/37.071/32 3 3 A B d 4Vg0 S303.1544303.1544

40.36150104

9.6107cmTMD 4850TMK 0

48509.6107 0.0122cm2s11D11 10.6978 0.0122

0.0120cm2s1 VP g

0.361.40.504De P

D 0.5040.012 3.9 0.00155cm2s1630℃時，該反應(yīng)的速222D3mm1mme子。解R k33 De0.15 6.013 7.8210R k33 De0.15 6.013 7.82104S3R k13 De0.05 6.013 7.8210R k13 De0.05 6.013 7.82104S1 1 1 0.22823 4.383S31 1 1 1 ) S1 1 1 1.461

31.461 1 80.080.01249 1 1.46180.080.01249 4.3830.5373500℃時，反應(yīng)的速率常數(shù)為k=，若采用直徑為的球形催化劑，其平均孔徑d=，孔容為，空0隙率為，曲折因子等于。試計算催化劑的效率因子。解 P

0.36

1.029gcm3P Vgk kV

0.35773.15580.941.0290.9673s773.1558TMD 4850TMK 0

48501.11060.01948cm2s1D 0.019480.36eD KP 2 0.003506cm2s1e333R3kVDe0.16 0.96733 0.003506R3kVDe0.16 0.96733 0.003506S 1 e30.8859e30.8859 1 0.8859e30.8859

e30.8859

30.8859 1 14.26340.0701 1 0.885914.26340.0701 2.65770.7052某一級不可逆催化反應(yīng)在球形催化劑上進行，已知D=10-3cm2s-1，反應(yīng)速率常數(shù)e要消除內(nèi)擴散影響，試估算球形催化劑的最大直徑。解消除內(nèi)擴散影響,要求S

0.3SR3kVD0.3R30.1103R0.09D0.18cme500℃條件下進行，已知反應(yīng)速率為：r=mol·s-1g-1A式中pA

catkPa55mmρ=·cm-3，粒子表面P分壓為，粒子內(nèi)AD=，試計算催化劑的效率因子。e解r 3.8109p2A

mols1g1cat

p :kPaATheunitofk:kPa2mols1gcatp cA

RT kPa cA

:kmolm-3r k c2mol-1m3s1A VA k 3.8109V

8.314

2800 kPa2mols1g1cat

kJkmol1K1K

2kgm3 k 125.6kPa2kmol1s1kJ2m3Vk 125.6kmol1s1m3V

125.6kJm-32kmol1s1kJ2m3p ASp

10.133 0.001576 kmol VSSSkVVSSSkVDfcASe2.52π5 125.620.001576π55 0.02515.84 1.2515.84S

4.971S

14.97

0.201225630℃、壓力為，催化444c-3382g-ε-cm-1K-1；P測得實際反應(yīng)速率常數(shù)k=；反應(yīng)物在催化劑外表面處的濃度 c=·cm-3；反應(yīng)熱V ASΔH=·mol-1；活化能E=·mol-1；擴散過程屬于克努森擴散，曲折因子為τ=3，試求催化劑的效率因子和顆粒內(nèi)最大溫差。解VS4 gS0g

4 PS903255P 903255

40.46 5.7301070.95338104TMD 4850TMK 0

48505.731070.005230cm2s1

0.46DD P0.00523 8.02104cm2s1ce K 3c

溫差不大,按Tmax

TS

D(H e e

)AS

8.021041.61051.351053.6104

4.812K等溫計算有效因子R3kR3kDVe0.50.176 6.333 8.02104 2.606S 1 e32.606e32.606 1 2.606e32.606

e32.606

32.606 1 24850.000402 1 2.60624850.000402 7.8180.3346學(xué)方程，試問如何進行答：第一步必須確定消除內(nèi)、外擴散的顆粒粒度及氣流速度和裝置；第二步測定本征動力學(xué)；第三步在循環(huán)反應(yīng)器中測定原顆粒的宏觀動力學(xué)。什么是宏觀反應(yīng)速率的定義式什么是宏觀反應(yīng)速率的計算式兩者有何異同VSrdV答：定義式

R

0 A S