在三段絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行n級(jí)不可逆反應(yīng),各段的催化劑量相同,且控制進(jìn)入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0,試問：
(1)哪一段的凈轉(zhuǎn)化率最大?哪一段最小?
(2)若段間采用冷激方法進(jìn)行降溫,試問第一段與第二段之間和第二段與第三段之間哪處需加入的冷激劑量多?為什么?
(3)若n<0,對(duì)問題(1),(2)是否還能作出肯定性的回答?為什么?

在一列管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行鄰二甲苯氧化制苯酐反應(yīng),管內(nèi)充填高及直徑均為5mm的園柱形五氧化二釩催化劑,殼方以熔鹽作冷卻劑,熔鹽溫度為370℃,該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為:
式中PA為鄰二甲苯的分壓Pa,P⁰B為O₂的初始分壓Pa,反應(yīng)熱效應(yīng)△Hr=-1285kJ/mol,反應(yīng)管內(nèi)徑為25mm,原料氣以9200kg/m²h的流速進(jìn)入床層,其中鄰二甲苯為0.9%,空氣為99.1%(mol),混合氣平均分子量子力為29.45,平均熱容為1.072kJ/kgK,床層入口溫度為370℃,床層堆密度為1300kg/m³,床層操作壓力為0.1013Mpa(絕對(duì)),總傳熱系數(shù)為69.8w/m²K,試按擬均相一維活塞流模型計(jì)算床層軸向溫度分布,并求最終轉(zhuǎn)化率為73.5%時(shí)的床層高.計(jì)算時(shí)可忽略副反應(yīng)的影響.