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在直径为2.4mm催化剂颗粒上进行气固催化反应，反应为一级，已知颗粒有效扩散系数De=5×10-5cm2/s，反应物浓度为20mol/m3，测得表观反应速率R=105mol/(m3·(cat)·h)。忽略外部传递阻力，试估计内部传递阻力彭响程度。
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A.提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径
B.降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径
C.降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径
D.增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速
某一气固催化反应A→P，反应为一级，催化剂颗粒直径为2.5mm，反应速率常数在700K时k=0.23s-1，气流中反应物分压为0.1MPa，颗粒内部扩散系数De=1.2×10-6m2/s
(1)估计催化剂颗粒内部有效扩散因子η2。
(2)若催化剂活性提高一倍，De=7×10-7m2/s，问此时催化剂用量为原用量的多少？
(3)若催化剂活性提高一倍，De=7×10-7m2/s，如果要求η2不变，问催化剂颗粒大小为多少？
颗粒直径与内扩散
某一级不可逆气-固催化反应，其反应速率为
(-rA)=kcA=10-6mol/(s·cm3)
当cA=10-2mol/L，0.10133MPa，400℃时，若要求催化剂内扩散对总速率基本上不发生影响，问催化剂粒径如何改变。已知De=10-3cm2/s。
在70℃下用不同粒度的催化剂进行气固催化反应实验，测得反应速率常数如表所示：
70℃时不同粒度催化剂 | 1mm催化剂的不同温度 | ||
dP(mm) | k(1/min) | 温度T(℃) | k(1/min) |
1 | 0.134 | 50 | 0.032 |
0.715 | 0.168 | 60 | 0.067 |
0.5 | 0.226 | 70 | 0.134 |
试求反应的本征活化能。
内扩散影响程度实验研究
请考虑在一直径为1.8cm的球形催化剂颗粒上进行的一级反应A→P。实验数据列于下表：
T(℃) | cA(mol/m3) | R(mol/(m3·h)) |
13 | 100 | 270 |
30 | 5 | 100 |
72 | 1 | 400 |
97 | 0.1 | 110 |
127 | 0.01 | 30 |
上表中cA为A在气相的浓度。已知外扩散的阻力很小，可以忽略不计，因此cA也等于A在催化剂颗粒外表面上的浓度。
(1)试根据上述实验数据确定，温度在什么区域内扩散对总反应过程起控制作用。
(2)求反应的活化能。
在半径为R的球形催化剂上，等温进行气相反应
。试以产物B的浓度cB为纵坐标，径向距离r为横坐标，针对下列3种情况分别绘出产物B的浓度分布示意图。图中要示出cBG，cBS，cBC和cBe的相对位置，它们分别为气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处B的浓度以及B的平衡浓度。
