题目
在充填钒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）： B k1→MA k2→CO,CO、H,O-|||-B→k→CO,CO2,H2O 这三个反应均为一级反应，反应活化能（kJ/mol）如下： E1=70800，E2=193000，E3=124800 指前因子（kmol/kg.h.Pa）分别为A1=0.2171，A2=1.372×108，A3=470.8 反应系在1.013×105Pa和704K等温进行。原料气为苯蒸汽与空气的混合气，其中含苯1.8%（mol）。现拟生产顺丁烯二酸酐1000kg/h，要求其最终收率为42%。假设（1）可按恒容过程处理；（2）可采用拟均相模型。试计算: （1）苯的最终转化率； （2）原料气需用量； （3）所需的催化剂量。
在充填钒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）： 
这三个反应均为一级反应，反应活化能（kJ/mol）如下： E1=70800，E2=193000，E3=124800 指前因子（kmol/kg.h.Pa）分别为A1=0.2171，A2=1.372×108，A3=470.8 反应系在1.013×105Pa和704K等温进行。原料气为苯蒸汽与空气的混合气，其中含苯1.8%（mol）。现拟生产顺丁烯二酸酐1000kg/h，要求其最终收率为42%。假设（1）可按恒容过程处理；（2）可采用拟均相模型。试计算: （1）苯的最终转化率； （2）原料气需用量； （3）所需的催化剂量。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算反应速率常数
根据阿伦尼乌斯方程，计算三个反应的速率常数。阿伦尼乌斯方程为：$k = A e^{-\frac{E_a}{RT}}$，其中$A$是频率因子，$E_a$是活化能，$R$是气体常数，$T$是温度。
步骤 2：计算苯的最终转化率
根据题目中给出的收率和反应速率常数，通过物料衡算和反应动力学方程计算苯的最终转化率。
步骤 3：计算原料气需用量
根据苯的最终转化率和生产顺丁烯二酸酐的量，计算原料气需用量。
步骤 4：计算所需的催化剂量
根据苯的最终转化率和反应速率常数，通过物料衡算计算所需的催化剂量。
根据阿伦尼乌斯方程，计算三个反应的速率常数。阿伦尼乌斯方程为：$k = A e^{-\frac{E_a}{RT}}$，其中$A$是频率因子，$E_a$是活化能，$R$是气体常数，$T$是温度。
步骤 2：计算苯的最终转化率
根据题目中给出的收率和反应速率常数，通过物料衡算和反应动力学方程计算苯的最终转化率。
步骤 3：计算原料气需用量
根据苯的最终转化率和生产顺丁烯二酸酐的量，计算原料气需用量。
步骤 4：计算所需的催化剂量
根据苯的最终转化率和反应速率常数，通过物料衡算计算所需的催化剂量。