作业(课后答案)化学反应工程第四版.ppt

2-5丁烯制丁二烯,假设反应按如下步骤进行:,（1）分别写出A、C为控制步骤的均匀吸附动力学方程；,（2）写出B为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸附都很弱，问，此时反应对丁烯是几级反应。,（1）A为控制步骤,（1）C为控制步骤,（2）B为控制步骤,（2）丁烯反应级数判断,2-10 某氨合成催化剂还原后比表面积Sg=13.1m2/g，孔容Vg=0.082mL/g。气体混合物中yNH3=0.09，yH2=0.57，yN2=0.19，yCH4=0.10，yAr=0.05，温度400，压力30.4MPa。催化剂的孔隙率=0.50，曲折因子=2.5。,已知计算分子扩散系数时，各组分的分子扩散体积如下：氢6.12；氮18.5；氨20.7；甲烷25.14；氩16.2。求：,(1)计入Knudsen扩散时，氨的有效扩散系数Deff,NH3;,(2)不计入Knudsen扩散时，氨的有效扩散系数Deff,NH3;,解：,带入数据得：,由双分子扩散系数的经验公式得：,CH4、Ar不参加反应，所以，NCH4=0;NAr=0。,所以：,由Stefan-Maxwell方程得：,即得：,代入数据得,由于,(1)当计入Knudsen扩散时,得：,(2)当不计入Knudsen扩散时,得：,2-11 求下述情况下，催化剂孔道中的CO的有效扩散系数。已知气体混合物中各组分的摩尔分数：yH2O=0.50，yCO=0.1，yCO2=0.06，yN2=0.24;温度400，压力0.709MPa。催化剂平均直径10nm，孔隙率0.50，曲折因子2.06。,解：,2-12 用空气在常压下烧去催化剂上的积碳，催化剂颗粒直径为5nm，颗粒有效导热系数e=0.35J/(),每燃烧1molO2放出热量5.4108J，燃烧温度760,时，氧在催化剂颗粒内的有效扩散系数为510-7cm2/s。试估计定态下，催化剂颗粒表面与中心的最大温差。,解：,由球形催化剂内组分的浓度差与温度差的关系式,知当颗粒中心处O2的浓度为零，即CO2=0时，温差最大。,即,代入数据,2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.0410-4cm2/s，采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。,解：,对于不同形状的催化剂颗粒，西勒模数均可表示为:,2-14 某催化反应在500 下进行，已知本征反应速率rA=7.69610-5PA2mol/(g.s)(式中PA的单位为MPa)，催化剂为直径与高皆为5mm的圆柱体，P=0.8g/cm3,颗粒外表面A的分压PA=0.101325MPa，粒内组分A的有效扩散系数Deff=0.025cm2/s。求催化剂的内扩散有效因子。,解：,由题意知，此为二级反应,由,由题意知，此为二级反应,得,