2.5-2. Степень использования внутренней поверхности катализатора равна 0,7. Размер пластинчатого зерна катализатора составляет 6 мм.

Определить эффективный коэффициент диффузии и область протекания процесса при проведении каталитической реакции типа А R с константой скорости 0,12 с~.

2.5-3. Каталитическая реакция типа А R проводится на пластинчатых зернах катализатора размером 3 мм. Константа скорости равна 1,85 с~. Эффективный коэффициент диффузии составляет 0,06 cmVc Определить степень использования внутренней поверхности катализатора и область протекания процесса.

2.5-4. Как изменится скорость каталитического процесса и степень использования внутренней поверхности пористого катализатора в виде пластин размером = 5 мм, если понизить температуру с 560 до 500 К? Реакция первого порядка с константой скорости, с~, определяемой уравнением к = 3,510ехр(-7600/Т). Эффективный коэффициент диффузии остается неизменным и равным 0,7 см/с.

2.5-5. Проводится реакция первого порядка на пористом катализаторе пластинчатого типа с толщиной пластины 4 мм. Константа скорости реакции равна 0,3 с . Эффективный коэффициент диффузии составляет 0,5 cmVc. Как изменится наблюдаемая скорость процесса и степень использования внутренней поверхности катализатора, если взять катализатор с толщиной пластинки 6 мм?

2.5-6. Как изменится скорость каталитического процесса и степень использования внутренней поверхности пористого катализатора в виде пластин размером 2Лд = 5 мм, если понизить температуру с 560 до 500 К? Реакция первого порядка с константой скорости, с~, определяемой уравнением к = 3,510ехр(-7600/7). Эффективный коэффициент диффузии остается неизменным и равным 0,7 см/с.

2.5-7. Как изменится наблюдаемая скорость каталитического процесса и степень использования внутренней поверхности сферического катализатора радиусом 8 мм, если температуру изменить с 559 К до 653 К? Реакция первого порядка. Константа скорости, с~, определяется уравнением к = 4,2-10ехр (-8200/7). Эффективный коэффициент диффузии равен 0,6 см/с и не зависит от температуры,

2.5-8. Определить изменение степени использования внутренней поверхности пористого катализатора и скорости реакции при проведении реакции первого порядка типа А R при изменении температу-

ры с 700 до 600 К и его формы с пластинчатой (2Лд = 4 мм) на таблети-рованную (2Лд = 4 мм, Н= 1/3/)). Эффективный коэффициент диффузии равен 0,02 cmVc, константа скорости реакции при температуре 810 К составляет 3,2 с , энергия активации данной реакции -36 700 Дж/моль.

2.5-9. Определить изменение степени использования внутренней поверхности пористого катализатора и скорости реакции при проведении реакции первого порядка типа А R, если сферический катализатор диаметром 6 мм заменить пластинчатым, с размером пластины 2Лд = 4 мм. Эффективный коэффициент диффузии равен 0,3 cmVc, константа скорости реакции при температуре 700 К составляет 0,82 с-1.

2.5-10. Определить изменение степени использования внутренней поверхности пористого катализатора и скорости реакции при проведении реакции первого порядка типа АR на сферическом катализаторе диаметром 6 мм при изменении температуры с 603 до 703 К. Эффективный коэффициент диффузии равен 0,09 cmVc, константа скорости реакции при температуре 653 К составляет 1,52 с , энергия активации данной реакции - 56,56 кДж/моль.

2.5-11. Разложение газового компонента А на твердом катализаторе протекает по схеме 2А R + S. Рассчитать объем катализатора, необходимый для переработки 250 м^/ч исходной смеси, содержащей 70% компонента А и 30% инерта при температуре 473 К и давлении 15-10 Па с заданной степенью превращения 0,9, если на катализаторе объемом 0,1 м^ при подаче 10 м^/ч чистого компонента А при температуре 473 К и давлении 8-10 Па достигается степень превращения 0,6.

2.5-12. На непористом катализаторе протекает реакция первого порядка. Константа скорости, отнесенная к единице объема катализатора, при температуре 500 К равна 1,5 с . Энергия активации реакции составляет 84 кДж/моль. Коэффициент массоотдачи из потока газовой фазы к поверхности катализатора равен 2,5 м/с и не зависит от температуры.

Построить зависимость 1пк = /(1/7) в интервале температур 450-800 К, определить область протекания процесса и как будет изменяться наблюдаемая энергия активации данной реакции.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ

В 3.1. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ

Процессы, протекающие при постоянной температуре, называются изотермическими. При расчете изотермического процесса в химическом реакторе используются балансовые уравнения массы.

3.1.1. Расчетные формулы

Проточный реактор идеального смешения (РИС-н). В проточном реакторе исходные вещества постоянно подаются в реактор, а продукты отводятся из него. Процесс протекает в стационарном состоянии. В режиме идеального смешения химический состав, температура, давление и другие параметры, характеризующие свойства реакционной массы, имеют одинаковые значения во всех точках реактора. Уравнение материального баланса для компонента А смеси имеет вид

или

y£jLi3£j = w{c). (3.1)

Если объем реакционной смеси не меняется в результате протекающей реакции, то уравнение (3.1) преобразуется к виду

или