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在充填10m3催化剂的绝热固定床反应器中进行甲苯氢解反应以生产苯：
C6H5CH3+H2→C6H6+CH4
原料气的物质的量组成为C6H63.85%，C6H5CH33.18%，CH423%，H269.97%；温度为863K，操作压力为6.08MPa；若采用空速为1000m3(标准状态)/(h·m3催化剂)，试计算反应器出口的气体组成。该反应的速率方程为
式中，cT，cH分别为甲苯和氢的浓度；rT为甲苯的转化速率。反应热效应为-49974J/mol，为简化计算，反应气体可按理想气体处理，平均定压比热容为常数，等于42.3J/(mol·K)。
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拟采用两段间接换热式固定床反应器在常压下进行水煤气变换反应。原料气中CO，H2O，CO2，H2的摩尔分数分别为0.1267，0.5833，0.394，0.1575，其他为惰性气体。使用直径和高分别为8.9mm及7.67mm的圆柱形铁铬催化剂。规定进第一段的原料气温度为633K，CO的最终转化率为91.8%。为保证催化剂总用量最少，第一段出口的转化率和第二段进口温度应控制为多少？
在给定的催化剂上，已计入扩散影响的水煤气变换反应的速率方程为
式中，pA，pB，pC，pD分别为一氧化碳、水煤气、二氧化碳和氢的分压，化学平衡常数Kp与温度的关系为
表观反应速率常数k*与温度的关系则为
假定各段的绝热温升均等于155.2K。
化剂的活性下降。为了保持所要求的转化率，将原料进口温度提高至470℃，出口物料温度相应升至448℃；若反应的活化能为83.7kJ/mol，试估计催化剂活性下降的百分数。
某化工厂加氢工段要求以1kg·h-1的速率将氢气从初压为0.15MPa，初温为20℃的状态，加压至2.5MPa的固定床反应器中，试分别求按等温压缩、绝热压缩和多变压缩过程的功耗。设多变指数m=1.20。若反应器温度为150℃，问出压缩机的氢气应采取何种措施来达到反应器的温度。
在内径为5.1cm的固定床反应器中常压进行萘氧化反应：
采用直径为0.318cm的球形钒催化剂，该反应可按拟1级反应处理，以床层体积为基准的反应速率常数为
反应热效应△Hr=-1796kJ/mol，床层空隙率等于0.4，床层外用630K等温熔盐冷却，床层与熔盐间的传热系数为180J/(m2·s·K)。萘在钒催化剂内的有效扩散系数等于1.2×10-3cm2/s，若床层的热点温度为641K，试计算热点处气相中萘的浓度。假定外扩散的影响可不考虑，副反应可忽略。
在充填直径为4mm的Pd-Al2O3催化剂的滴流床反应器中，于0.1013MPa，50℃等温下进行α-甲基苯乙烯加氢反应。液相进料α-甲基苯乙烯的浓度为4.3×10-4mol/cm3；床层人口处纯氢及液体的线速度分别等于12cm/s和1cm/s；若液相中α-甲基苯乙烯转化率为90%，试计算床高。假定气相和液相均呈活塞流，且床层压力降可忽略不计。
已知数据：该反应对氢为1级，对α-甲基苯乙烯为0级。操作条件下，基于床层体积计算的数据：k=16.8s-1；kLaL=0.203s-1；kLSaS=0.203s-1。氢在催化剂中的有效扩散系数为1.02×10-6cm2/s。氢在液相中的溶解度系数为0.6cm3(气)/cm3，床层空隙率ε=0.42。
dP(mm) | 3.175 | 6.35 | 9.525 |
R【mol/(s·g(cat))】 | 4.85×10-4 | 4.01×10-4 | 3.54×10-4 |
为了减少固定床反应器的压降，克服粒内阻力，希望采用的最大颗粒直径为多少？
已知
(忽略热效应影响，反应能保证在50℃进行)
在充填催化剂的活塞流反应器中进行苯(B)氧化反应以生产顺丁烯二酸酐(MA)
这3个反应均为1级反应，反应活化能(单位为kJ/kmol)为：E1=70800，E2=193000，E3=124800，指前因子[单位为kmol/(kg·h·Pa)]分别为：A1=0.2171，A2=1.372×108，A3=470.8，反应是在1.013×105Pa和704K等温下进行，原料气为苯蒸气与空气的混合物，其中含苯1.8%(摩尔分数)。现拟生产顺丁烯二酸酐1000kg/h，要求其最终收率为42%，假设①可按等容过程处理；②可采用拟均相模型。试计算
在常压及绝热条件下，用氧化铁催化剂进行水煤气变换反应，干原料气处理量为3500(标准状态)m3/h，其组成如下表所示。
组分 | CO | CO2 | H2 | N2 | O2+Ar | CH4 |
摩尔分数/% | 30.4 | 9.46 | 37.8 | 21.3 | 0.25 | 0.79 |
水蒸气与干气之比(物质的量比)为1.4:1。若进反应器的气体温度为360℃，要求反应器出口一氧化碳的转化率为84%，试计算所需催化剂量。
在氧化铁催化剂上水煤气变换反应的本征动力学方程为
式中，p为分压；下标A、B、C及D分别代表CO，H2O，H2和CO2。反应速率常数k与温度的关系为(atm为非法定单位，1atm=0.1013MPa)
反应热等于-40964J/mol，反应气体的平均比热容可按33.44J/(mol·K)计算。
温度与化学平衡常数的关系如下表所示。
T/℃ | 380 | 390 | 400 | 410 | 420 | 430 | 440 |
Kp | 14.44 | 12.98 | 11.70 | 10.59 | 9.61 | 8.748 | 7.986 |
T/℃ | 450 | 460 | 470 | 480 | 490 | 500 | 510 |
K2 | 7.311 | 6.710 | 6.174 | 5.695 | 5.265 | 4.878 | 4.530 |
绝热条件下，用钒催化剂对二氧化硫进行催化氧化。进口转化率xA1=0，进口温度T1=713K，出口转化率xA2=0.68，绝热温升系数
| T/K | 703 | 713 | 723 | 733 | 743 | 748 |
| rp/s-1 | 0.086 | 0.14 | 0.47 | 1.20 | 1.60 | 1.75 |
当0＜xA＜0.75、T＞748K时：
动力学方程式为：
根据上述条件，求催化剂用量。
在换热式固定床反应器中进行1级放热反应，已知
k=7.4×108exp[-13600/T](s-1) U=100J/(m2·s·K)
ρCpt=1300J/(m3·K) (-△Hr)=1300kJ/mol
设T0=TC=635K。
