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简答题 在气固相催化反应本征动力学实验中，向一连续反应器内装入质量为m1的催化剂（填充层高h1），保持温度、压力、进口物料组成不变，改变反应物A的进料摩尔流速qnA0，测定相应的反应率xA，得到xA－m/qnA0曲线。在同一反应器内装入质量为m2（填充层高度为h2）的催化剂，在同样的温度、压力和进口物料组成的条件下得到另一条xA－m/qnA0曲线（见图）。简要回答以下问题： （1）说明如何利用该实验结果，确定消除外扩散影响的物料流速条件，并说明理由。 （2）h1和h2的大小关系如何，为什么？ （3）该实验较宜使用积分反应器还是微分反应器？为什么？
  • （1）两条曲线重合部分的实验条件，说明两种情况下尽管有线速度的差别，但不影响反应速率，在这种实验条件下，即可以认为消除外扩散的影响。
    对于不同填充高度h，当m/qnA0相同时，即qnA0/m相同，即单位质量催化剂处理物料相同，不同的只是h增加，则有h↑→m↑→qnA0↑→qV0↑→线速度↑。所以当两线重合时，说明线速度↑不影响反应速度，即外扩散影响已经消除。
    （2）若外扩散未消除，h↑→m↑→qnA0↑→qV0↑→线速度↑→外扩散↑→反应速度↑→xA↑
    所以h↑→xA线速度↑，所以h1>h2
    （3）宜采用积分反应器 因
    为此实验的关键是比较不同h时的转化率xA，而微分反应器要求xA在5％以内（入口处xA0=0）
    在xA<5%的情况下还要比较xA的大小比较困难。

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