多级串联全混流反应器的设计与应用
全混流反应器
VR VR xA FA0 v0 C A0 C A0 rA VR C A0 x A C A0 C A rA rA v0
CSTR设计方程式（xA0=0的情况） xA0≠0呢？
xA0≠0, 可认为原料中的A已转化了xA1 推导出的设计方程具有通用性
应器的总体积大小。
解： 反应速率方程可转化为：(-rA)= 第一釜有效容积的计算
2 kCA
由操作方程知： C A0 x A1 V R C A0 C A x A1 2 v0 (rA ) kC A0 (1 x A1 ) kC A0 (1 x A1 ) 2
VR1
x A1 v0 kC A0 (1 x A1 ) 2 2400 24 146 171L / h 0.004 171 0.6
多级混合模型
多级混合模型
假定条件：① 每一级内为全混流； ② 级际间无返混；③ 各釜体积相同。
图4-7 多级全混流串联模型
因NV i =V ，且假定物料流率为v ，则： v
V t = N t Nv V t i ==
在多级全混流串联模型中，在系统入口处阶跃注入浓度为C 0的示踪物，对第i 个反应器进行示踪物的物料衡算，有：
dt t dC V v t C v t C i i i i )()()(1=-- （1） 因：v V N t i =，故：
)()()(1t C t
N t C t N dt t dC i i i -=+ （2）
（dx Qe ye
pdx pdx ⎰⎰=⎰） 当t=0时，第i 个反应器中示踪物的浓度C i （t ）=0，积分上式得：
dt e t C e t
N t C t Nt t i t Nt i /01)()()(⎰--= （3） 对于第一级，01C C i =-，所以上式可变为：
dt e e t
N C t C t Nt t t Nt /0)(01)(⎰-= （4） 对上进行积分便可以得到第一级反应器出口示踪物
的应答曲线： )(011)
(t Nt e C t C --= （5） 同样，对于第二级反应器：11
C C i =-，代入到（3）式，得：
dt e e C e t N t C t Nt t
t Nt t Nt /0)(0)(2)1()(⎰---= （6）
进行积分可以得到第二级反应器出口示踪物的应答曲线：
)1(1)
()(02t Nt e C t C t Nt +-=- （7）
用同样方法依次类推便可以得出第N 级出口示踪
理想反应器CSTR-1[专业类别]
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CSTR
精制课件
CA xA
(或xA2)
v FA
R3eturn
2、 全混流反应器的设计方程式
两点说明：
◆CSTR体系性质均一，不随时间而变，可就整个反应器进行 物料衡算，而且单位时间可以任取。
◆连续操作的物料累积量为零。 基本衡算式：
试问化学反应速率 是固定不变的吗？
为什么？
进入量-排出量-反应量=累积量
§3.4 全混流反应器 1、全混流模型 2、全混流反应器的设计方程式 3、设计方程式的应用 4、分批式（间歇釜式）反应器和全混流（CSTR） 反应器的比较
§3.5 多釜串联组合的全混流反应器
1、多釜串联CSTR反应器的特点 2、多釜串联CSTR反应器的设计方法
①解析法 ②图解法
精制课件
1
1、全混流模型：
对于任意εA值：
VR C A0 xA xA (1 A xA )2 C A0 (CA0 xA ) v0 kCA2 kCA0 (1 xA )2 kCA2 (C A0 AC A )
对于 A 0
VR
xA
CA0 CA
v0 kCA0 (1 xA )2
k CA2
精制课件
12
★ n级反应
可以导出下列式子
VR VR xA
FA0 v0C A0 C A0 rA
VR v0
全混流反应器
速率方程式：（-rA）=kCACB
式中：
（-rA）----以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1
k----反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1
CA、CB----分别为已二酸和已二醇的浓度，0.004kmol.L-1
若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，试计算确定反
CA0、CB0均为0.004kmol.L-1
若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，试计算确定反应 器的体积大小。
解：根据CSTR反应器的设计方程可知，
VR VR xA v kC A 0(1 x A )2 Qx A kC A 0(1 x A )
2
1.97 60 0.004 1 0.8
i
N
i
C A ,i 1 C A ,i Vi i rAi Q0
将具体的速率方程代入上式，从第一釜开始逐釜计算下去。
各釜的容积与温度可以不同，如对于n级不可逆反应：
x A,i x A,i 1 Vi C A,i 1 C A,i i n n n 1 v0 k i C A,i k i C A0 1 x A,i
★ 如果多釜与单釜具有相同的生产能力和转化率，多釜
串联的反应器总容积必定小于单釜。串联级数越多，所 需体积愈小，过程愈接近活塞流（ PFR）和分批式反应 器。 Return
化学反应工程第三章
k1 cQ k 2
cp
3.1.2 间歇反应器内复合反应的计算（4）
二 连串反应 等温间歇反应器进行一级不可逆连串反应
K1 K2 A P Q
dcA k1c A dt dc p k1c A k 2 cP dt
t 0, c A c A0 , cP 0, cQ 0, 积分第一式： c A c A0 e k1t 或 t 1 c A0 1 1 ln ln k1 c A k1 1 x A
当反应器进口物料中已含产物：
VR
V0 c A0 x Af
rA f
VR
V0 c A0 ( x Af x A0 )
rA f
对于等温平推流反应器，有：
n 0, n 1,
k c A0 x Af k x Af 1 x Af
变容反应过程
• 理想置换反应器是一种连续流动反应器，可以用 于液相反应，也可以用于气相反应。用于气相反 应时，有些反应，反应前后摩尔数不同，在系统 压力不变的情况下，反应会引起系统物流体积发 生变化。物流体积的改变必然带来反应物浓度的 变化，从而引起反应速率的变化。
2.2 特点：
反应器内物料的浓度温度处处相同，且与出口处的浓度与温度相同。
2.3 全混流反应器的计算：
基本方程： 在定态下，反应器内反应物料的累积为零
多级串联全混流反应器的设计与应用
多级串联全混流反应器的设计与应用
作者：范卓
来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第01期
摘要：对于多级串联全混流反应器，提供一种从动力学入手，系统的计算各级反应釜体积及反应器串联级数的方法，以达到设定的目标转化率。此方法已经在工业化生产中得到充分的验证，结果显示，采用本文阐述的方法计算得到的理论出口转化率与实际生产中测量得到的出口转化率基本相符。
关键词：连续搅拌釜式反应器；串联；动力学
Abstract：For multiple mixed flow reactors in series， provide a method to calculate the number of reactor series and the volume of each reactor， to achieve a specified conversion of feed which reacts with known kinetics. The results show that the conversion of the theoretical export obtained by the method described in this paper is consistent with the conversion of the export in actual production.
Key words：CSTR；Connection in series；Kinetics
连续搅拌釜式反应器适用范围较广，容易放大，在强烈搅拌情况下可视为全混流反应器，反应物料连续地加入和流出反应器，不存在间歇操作中的辅助时间问题。在定态操作中，容易实现自动控制，操作简单，节省人力，产品质量稳定，常用于中型或较大规模的化工生产中[1]。
多级串联全混流反应器的设计与应用
一、引言
全混流反应器作为一种重要的化工反应器，其在化工生产过程中发挥
着重要作用。在许多化工生产过程中，多级串联全混流反应器的设计
与应用可以提高反应器的效率和产量，降低能耗和生产成本，具有重
要的理论和实际意义。
二、多级串联全混流反应器的原理及结构
1. 多级串联全混流反应器的原理
多级串联全混流反应器是通过将多个全混流反应器串联连接，使反应
物料在多个反应阶段中不断进行反应，从而提高反应程度和完全程度。
2. 多级串联全混流反应器的结构
多级串联全混流反应器通常由多个全混流反应器、加料装置、搅拌装置、控制系统等组成。在设计中需要考虑反应物料的流动性、热量传递、控制调节等问题，以保证反应器的正常运行。
三、多级串联全混流反应器的设计
1. 反应器型号的选择
在设计多级串联全混流反应器时，需要根据反应物料的性质、反应边
界条件等因素选择合适的反应器型号，如循环流化床反应器、管式反
应器、搅拌式反应器等。
2. 反应器的工艺参数选择
反应器的工艺参数包括反应温度、压力、流速、搅拌速度等，需要根
据反应物料的特性、反应过程的要求等因素进行合理选择，以保证反
应器的正常运行和最佳效果。
3. 多级串联结构的设计
在设计多级串联全混流反应器的结构时，需要考虑反应物料的流动性、热量传递、控制调节等问题，合理设计反应器的结构，以提高反应器
的效率和产量。
四、多级串联全混流反应器的应用
1. 化学工业中的应用
多级串联全混流反应器在化学工业中可以用于合成反应、裂解反应、
氧化反应等多种化工生产过程中，具有广泛的应用前景。
2. 生物工程中的应用
第四章 反应器中的混合及 对反应的影响
4-10 停留时 间分布 对固相 加工 过程反 应结果 的影响
宏观混合――返混――停留时间分布； 微观状态――固体颗粒，不发生微观混合 停留时间分布影响反应总结果。 * 不同函数特征时，变量不均匀性的影响： 对 y f ( x) ，
当 曲 线 上 凹 时 ， y, y, y, y, 当 曲 线 下 凹 时 ， 当 曲 线 为 线 性 时 ， y, y,
A A A A A A A A
结论：
①滴际混合和微团间混合状态，只有在返
4-11 微观 混合 及对 反应 结果 的 影响
混存在情况下，才会对化学反应结果产生影
响。
②滴际混合：对一级反应速率无影响；对
大于一级反应速率不利；对小于一级反应速 率有利。级数偏离一级愈远，影响愈大。
③转化率愈高，影响程度愈大。
出口应答曲线：形状取决于反应器类型。
可导得：
E (t ) (c ) p
0 p
4-4 停留 时间 分布 的 实验 测定
(c) dt t (c) p dt 0 F (t ) 0 (c) p dt
E (t )，又可测 F (t )
V (c ) p M
(4 12);
(4 13)
Pe
时，轴向混合最大（全混流型）。 1 Pe
全混流反应器计算的基本公式-化学反应工程
时间。
例3－1中，由计算可知， 当转化率为0.5时，t＝0.535h， 当转化率为0.9时，t＝4.81h， 当转化率为0.99时，t＝52.9h。 所以，不能片面追求转化率，导致反应时间 过长，大幅度增加操作费用。
3－4 平推流反应器
一、平推流反应器特点 平推流反应器是指物料的流动状况符合平推流模型，该 反应器称为平推流反应器，常用PFR表示。 平推流模型是一种理想流动模型，所以平推流反应器是 一种理想反应器，实际反应器中物料的流动，只能以不 同的程度接近平推流，不可能完全符合平推流。 平推流反应器具有以下特点：
1. 物料参数（温度、浓度、压力等）沿流动方向连续变化， 不随时间变化；
2. 任一载面上的物料参数相同，反应速率只随轴向变化； 3. 反应物料在反应器内停留时间相同，即反应时间相同； 4. 返混＝0
二、平推流反应器计算的基本公式
反应器体积VR 衡算对象：关键组分A
衡算基准：微元体积dVR 在单位时间内对A作物料衡算：
三、间歇反应器中的单反应
设有单一反应A→P
动力学方程为
rA
kC
n A
n＝1时，
rA kCA
按式（3－5）残余浓度式
kt ln CA0 CA
或转化率公式：
kt ln(1 xA )
残余浓度式是计算经反应后残余A的浓度，而转化率式 是计算A的利用率，根据工艺要求可以公式（3－5）计 算。间歇反应中反应速率、转化率和残余浓度的计算结 果列于表3－1。
全混流反应器的返混
全混流反应器的返混
全混流反应器是一种在化学工程中广泛使用的反应器类型，其设计和操作参数对反应的效果有着重要的影响。下面是一些与全混流反应器相关的参考内容，以帮助读者深入理解全混流反应器的原理和应用。
1. 反应器设计：全混流反应器的设计涉及多个方面，包括反应器的尺寸和体积、反应物的进料方式、搅拌机械的选择和搅拌速度、采样管和温度、压力和流量测量等。其中，反应器尺寸和容积的确定通常需要考虑到反应物料的热效应、反应速率和转化程度等因素。
2. 反应器模型：全混流反应器的模型可以通过质量守恒和能量守恒等原理进行推导和分析。一般情况下，可以使用连续性方程和能量方程来建立模型，以描述反应物的浓度和温度随时间和位置的变化。
3. 反应动力学：反应动力学是全混流反应器设计的重要依据，它研究了反应速率和反应物浓度之间的关系。常见的反应动力学模型有零级、一级、二级和伪一级反应动力学模型等，它们可以用来描述多种化学反应的速率。
4. 放热反应控制：全混流反应器中的放热反应对温度的影响较大，需要进行合适的温度控制以保证反应的安全和有效进行。参考内容可以包括放热反应的控制策略、热交换技术的应用以及多相反应体系中的热传递问题等。
5. 混合与分离操作：全混流反应器中需要进行的混合和分离操作对反应过程的控制和产品的纯度有着重要影响。相关参考内容可以包括混合操作的选择和优化以及分离操作的技术，如蒸馏、离心等。
6. 反应器应用：全混流反应器在化学工程中有广泛的应用，涉及到多个领域，如有机合成、催化反应、聚合反应等。文中可以引用一些具体的应用案例，介绍全混流反应器在如化学品生产、石油炼制和新能源开发等领域的实际应用。
第二章 理想流动反应器03 串联
ECRE
若各级全混流反应器的温度相等，体积相同， 作图法求解步骤如下： 第 二 • 在rA—cA图上做出动力学曲线OM； 章 • 以初始浓度为起点，作斜率为-1/τi的直线 与OM曲线交于A1点，其横坐标cA1即为第 理 一级反应器出口浓度； 想 流 • 各级τi 相等，过cA1 作cA0A1 的平行线cA1A2 ， 动 与OM曲线交于A2点，此点横坐标cA2为第 反 二级反应器出口浓度，如此类推，直到最 应 终浓度达到规定浓度，所作平行线根数即 器 为反应器级数。如图所示。
dx A V0cA0 rA
与平推流反应器积分形式的体积设计方程 完全相同。 对于一级反应rAi=kcAi ，根据物料衡算可建 立串联级数和最终转化率的关系，从而求 出反应器的串联个数和反应器体积。 根据空时的定义τi=VRi/V0，上式可写为
Chemical Reaction Engineering of Hao 15
....... C Am 1 1 i m 1 C Am 2 1 k m 1 C Am 1 C Am 1 1 k m
17
ECRE
而最终转化率 第 二• 故 章
x Am
x Am
c Am 1 c A0
m
理 想 因此，如串联级数与各级反应体积已确定， 流 由上式可求得最终转化率。 动 反 如各级反应器体积相等，则各级τi=τ，则 m 应 1 x Am 1 器
理想反应器CSTR-1
V1 C A,0 C A1 1 v0 k1C A1
V1 C A,0 C A1 1 v0 k1C A1
则i釜：
C A0 C A1 1 k1 1
C A ,i C A,i 1
1 1 k i i
该式前面已推导过！
同理得串联的N釜设计方程：
C A2
VR VR x A2 x A1 rA FA0 v0 C A0 C A0
τ为空时，是反应器的有效容积与进料流体的容积流速比值 反应工程中常用于表示时间概念的还有： ◆反应时间t：反应物从进入反应器后从实际发生反应起 到反应达某一程度（如某转化率）时所需的时间 ◆停留时间：它是指反应物从进入反应器的时刻算起到 它们离开反应器的时刻为止在反应器内共停留的时间， 对于分批式操作的釜式反应器与理想平推流反应器， 反应时间等于停留时间，而对于存在返混的反应器， 则出口物料是由具有不同停留时间的混合物，即具有 停留时间分布的问题，工程上常用平均停留时间来表 示。 ◆平均停留时间：以t 来表示，其定义为反应器的有效容 积与器内物料体积流速之比，即 t V v 。 要注意区分上述三个工程上常用于表示时间的概念。
C A0 C A1 1 k2 2 1 k1 1 1 k2 2
C A3
C A0 C A2 1 k3 3 1 k1 1 1 k2 2 1 k3 3
理想反应器CSTR-1
分批式反应器所需反应时间：
t
CA0
CA
dCA rA
全混流反应器所需空时：
τ = 面积CA0DBCA=
C A0 C A BC A
全混流反应器的容积效率：
说明容积效率 可以用时间比 空时的原因
C A0 C A
rA C
A
AB曲线下阴影部分面积 1.0 矩形C A0 DBCA的面积 t
注意：FA0表示 无产物基的A 的摩尔流率， 否则无任何物 理意义！
推导过程： 物料衡算式
FA0(1-xA1) -FA0(1-xA2) -（-rA）VR=0 即：FA0(xA2-xA1) =（-rA）VR
V R C A0 x A 2 x A 2 C A0 C A 或 rA rA v0
§3.4 全混流反应器
1、全混流模型 2、全混流反应器的设计方程式 3、设计方程式的应用 4、分批式（间歇釜式）反应器和全混流（CSTR） 反应器的比较 §3.5 多釜串联组合的全混流反应器 1、多釜串联CSTR反应器的特点
2、多釜串联CSTR反应器的设计方法
①解析法 ②图解法
1、全混流模型：
CSTR（Continuously Stirred Tank Reactor—CSTR）
CA0 xA0=0 (或xA1) v0 FA0 CA xA VR
理想反应器CSTR-1..
若 A 0 C A0 C A xA C A0 A C A
或
C A0 1 x A CA 1 A xA
将上式代入设计方程得 : C A0 (C A0 C A ) C A0 x A (1 A ) 或 k (C A0 A C A ) k (1 A x A )
i
c Ai x Ai
N
c AN
x Ai1
x AN
N i
设每个反应器的空时为τi，则总空时为： 对任意i釜A组分的物料衡算（恒容系统）：
i
进入量 - 排出量 - 反应量 = 累积量
v0cAi1 FAi1
v0c Ai FAi
rA i Vi
0
v0cAi1 v0cAi rA i Vi
对于0级反应，η=1，其物理意义是什么？请思考！
t
对于n>0的不可逆反应，CSTR的容积效率η均小于1，这是 由于“返混”造成的稀释效应使全混流的反应器的容积效 率小于1，也就是说全混流反应器的有效容积将是分批式 反应器的1/η倍，但要注意分批式操作的非生产性时间t0在 计算η时并没有考虑，若考虑之，则η’=（t+t0）/τ，有可能 η=t /τ小于1的情况，而η’=（t+t0）/τ大于1，这是完全可能 的。见陈甘棠教材P54例3-3-1。
VR
化学反应工程备课-第三章
——对全混流反应器，返混最大，反应推动力降低。在偏离 理想流动模型的实际反应器中，短路与沟流，使一部分物料 质点的逗留时间减少，这部分质点的转化牢降低。 ——死区与再循环则使一部分质点的逗留时间加大，占去有 效反应空间，使得其他物料逗留时间减少，从而影响转化率。 ——在偏离活塞流流动模型的层流模型中，由于同一平面流 速不均匀，近壁处流速小，物料质点逗留时间长，相当于死 区； ——近管中心处，流速最大，逗留时间短，相当于沟流，转 化率下降。 ——对复合反应体系会影响反应的选择率与产品性能；高分 子分子量分布与组成分布。
理想流动反应器的组合与反应 体积比较
(a)为两个全混流反应器并联，每 只全混流反应器出口浓度即为混
合后的出口浓度。
理想流动反应器的体积比较
活塞流与全混流反应器的反应 体积之比为
——当转化率较小时，两者体积的差别较小，因此，采用低 转化率操作可以减少返温带来的影响。但这样做会使原料得不 到充分利用，解决的办法是将未反应物料从反应产物中分离出 来，返回到反应系统中再循环使用，当然这要增加分离、输送 费用。
反应物料以稳定流率流入反应器，瞬间达到完全混合， 所有空间位置的物料参数都是均匀的，而物料质点在反应 器中的逗留时间参差不齐。
搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可 视为全混流。
年龄——反应物料质点从进入反应器时算起已经逗留 的时间。
多釜串联反应器
容积效率 ： 指同一反应，在相同的温度、产量和转化率条件
下，平推流反应器与理想反应器所需的总体积比，即
Vp p Vm m
容积效率不仅与反应器类型有关，还与反应级数有关
对于零级反应 对于一级反应 对于二级反应
1
p m
p m
ln
1 1 x
A
xA
1 xA
1 xA
6.21 平行反应
1、热稳定性原理
vCpT
v0CpT0
VkCA（-△H）
KA(T-Tm)
VkCA(H ) v0CP (T T0 ) KA(T Tm )
反应放热速率
Qr
v0CA0 1 v0
H eE / RT
VA0
反应除热速率
Qc v0Cp T T0 KAT Tw
v0Cp KA T v0Cp T0 KATw
A k1 P k2 S
一级不可逆串联反应 P17,18
k2
CP max
CA0
k1 k2
k2 k1
ln k2
相应的反应时间Topt为：
topt k1
k2 k1
——平推流、间歇釜式反应器
上一节课的内容 全混流时，产物最大浓度和相应于最大浓度下的空时
CP max
C A0
k2 k1
0.5
（1）若采用间歇操作，辅助时间为0.65h,则1,2-丙二醇的日产量是多少？ （2）有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则1,2 -丙二醇的日
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多级串联全混流反应器的设计与应用
对于多级串联全混流反应器，提供一种从动力学入手，系统的计算各级反应釜体积及反应器串联级数的方法，以达到设定的目标转化率。此方法已经在工业化生产中得到充分的验证，结果显示，采用本文阐述的方法计算得到的理论出口转化率与实际生产中测量得到的出口转化率基本相符。
标签：连续搅拌釜式反应器；串联；动力学
Abstract：For multiple mixed flow reactors in series，provide a method to calculate the number of reactor series and the volume of each reactor，to achieve a specified conversion of feed which reacts with known kinetics. The results show that the conversion of the theoretical export obtained by the method described in this paper is consistent with the conversion of the export in actual production.
Key words：CSTR；Connection in series；Kinetics
連续搅拌釜式反应器适用范围较广，容易放大，在强烈搅拌情况下可视为全混流反应器，反应物料连续地加入和流出反应器，不存在间歇操作中的辅助时间问题。在定态操作中，容易实现自动控制，操作简单，节省人力，产品质量稳定，常用于中型或较大规模的化工生产中[1]。
连续搅拌釜式反应器主要适用于粘度不是很大的液相反应，从反应性质来说还特别适用于转化率不高且产物分离方便或反应时间较长的反应。本文以某一二级反应为例，计算连续搅拌釜式反应器的串联级数，每级反应器的体积及相应的出口转化率。本文阐述的方法在工程设计的过程中具有很实用的应用价值，并且已经在现有的生产过程中得到充分的验证。
1 基础数据
反应原料A进料量：200kg/h
反应原料A分子量：149.23g/mol
反应原料B进料量：235kg/h
溶剂进料量：365kg/h
混合液密度：928.39kg/m3
2 设计计算
2.1 基础数据处理
反应原料A浓度与含量的关系式：
（式1）
（式2）
基于反应时间与反应原料A含量的对应数据可以计算不同反应时间对应的转化率XF、摩尔浓度CA、Ln（CA）、1/CA和1/CA2，进而得到转化率与反应时间、以及反应原料的浓度CA与反应时间的关系。
根据动力学数据，得到反应原料A转化率与反应时间的关系如图1：
从图1中可以看出，当反应进行到600min后，反应原料A的转化率增长的很缓慢，到反应进行到1200min止，A的转化率由80%（600min）增加到88%左右。也就是说，通过延长反应时间来提高A的转化率，在反应后期并不经济可行。A转化率控制在70-80%左右，在反应时间上相对比较经济。因此，后面的数据处理均取0-600min的实验数据。
2.2 动力学数据拟合
基于动力学数据，通过线性拟合分别得到零级、一级和二级反应的动力学方程，其中二级反应相关度最高，可达0.9942，因此反应为二级反应，反应速率常数k=0.258L/（mol.h）。拟合曲线如下：
2.3 反应器体积及串联级数的计算
已知：初始浓度CA0=1.56mol/L，目标转化率为80%，反应速率常数k=0.258L/（mol.h）。
反应为二级反应，则：反应时间与转化率的关系可用下式表示：
（式3）
根据式3，当目标转化率xA=80%时，计算得到需要的停留时间t为9.94h，则：kCA0 t=4。由于实际的停留时间τ应大于t，则kCA0 τ>4。
已知合成釜的进料量：A进料量=1.34kmol/h=200kg/h，总进料量=800kg/h=862L/h（反应液密度928.39 kg/m3）。
由进料流量和停留时间可以算出在管式反应器中达到80%转化率时，需要的管式反应器的体积VRP= 862×9.94=8568L；
相同转化率条件下，不同串联级数时全混流反应器体积VRM与管式反应器
体积VRP的比例可由算图查出[2]：
①当取kCA0 τ=5时，反应釜级数N ≥ 5才能够使转化率达到80%以上；
②当取N=5时，kCA0 τ ≥ 5，转化率可以达到80%以上，此时停留时间τ ≥ 5/k/CA0 =12.55h。
结论：取τ=13h，则多级串联的全混流反应器总体积：VRM=862*13=11206L；
考虑反应釜装料系数，反应釜可以采用5级3000L的釜串联，每级反应釜的有效体积约2500L，实际总的停留时间τ为14.5h，每级的停留时间τi为2.9h。
2.4 各级反应器出口转化率的计算
任一釜i中的关键组分A的反应速率可表示为：
（式4）
式中（rA）i表示按第i级出口组分A的浓度CAi计算的反应速率。
对于二级反应，由于τi=VRi/V0，（rA）i=kCAi2，则式可以改写为：
（式5）
即：
（式6）
由于=常数，令=B，则可得到：
（式7）
由式7可以求得各级反应器出口的转化率xi，见下表：其中B=1.167。
3 工程应用
以上介绍的设计方法已经应用于实际的工程设计中，并在工业化生产中得到了很好的验证。在胺醚合成的工业化生产中，采用5级3000L反应釜串联（有效容积约2700L），取样分析后，实际得到的各级反应器出口转化率与采用本文所述方法计算得到的理论转化率对比如下：
由上表可以看出，实际的出口转化率与理论计算的出口转化率基本相符，偏差均小于2%。