第三节反应器型式和操作方式的评比和选择平行反应和连串反应14页PPT

为了提高R的收率，还可以用下列途径保持较 大的反应物浓度：
采用较小的单程转化率； 以较高的浓度进料； 对气相反应，可增加系统的压强； 要保持较小的cA： 采用较大的单程转化率； 将部分反应后的物料循环使用，以降低进料中的反应
物浓度；
加入惰性稀释剂； 对气相反应采用减压操作。
在（k2/k1） 远远小于1时，可用较高的转化率，此时 选择性降低不多，而分离任务不大，循环量可大大减 少；
温度的影响
提高温度对活化能大的反应有利，若生成目的产物 活化能较高，就应提高温度；
提高原料的浓度，降低目的产物R,有利于提高选择 性，显然平推流反应器（间歇反应器）比全混流反应 更易满足这一条件，应选用平推六反应器。
反应物浓度大，对反应级数高的反应有利； 反应物浓度小，对反应级数低的反应更有利。 要使cA α1-α2 值大，应按不同情况进行考虑： 当α1 >α2时， cA值愈大， cA α1-α2 就愈大，则rR/ rS
比值愈大，R的收率越高。此时，采用PFR, BR或 多釜串联反应器有利。 当α1 <α2时, cA值愈小， cA α1-α2 就愈大，R的收率 就高。可采用CSTR反应器较为合适。
浓度小的有利于级数低的反应； 级数相同的反应，浓度不影响产物的分布。 思考+讨论：
浓度不变时，温度的影响呢？
三 连串反应
指反应产物能进一步反应成其它产物的过程。
A k1 R k2 S 各 反 应 式 的 速 率 方 程 为：
rR
dcR
d
k1cA k2cR ; rS
rR

dcR dt

k1c
α1 A
;
rS

dcS dt

k
2
c
α2 A
rR rS

k1
c
α1 A
k
2
c
α2 A


k1 k2
c
α1 A

α2

一定反应条件下，k1、k2和反应级数α1、α2为常数， 只有cA可变。由上式分析可知，可使cA α1-α2 ,提高 目的产物的收率
在PFR和BR中进行反应时，反应物A的 浓度值比CSTR中的大
二 平行反应
平行反应是一种典型的复合反应，流动状况不但影 响其所需反应器的大小，而且还影响反应产物的分布；
优化的主要技术指标是目的产物的选择性； 当平行反应中主产物和副产物的反应级数不同时，可
通过适当地选择反应器的类型和反应条件来促使主反 应占优势。
A k1 R( 主 产 物)
A k2 S ( 副 产 物)
rR

k
1c
cα 1
A
β1 B
;
rS

源自文库
k
2
c
α A
2
c
β B
2
rR rS


k1 k2
α1 α2 β1 β2
c c A
B

要提高R的收率，应使上式右边相尽可能大
对于一平行反应，在温度一定的条件下，浓度是控 制产物分布的关键。
总结：
反应物浓度大，有利于平行反应中反应级数高的 反应；
当α1α2,rR/rS con,s反 t 应 物 浓 R的度收对率 没 有 反 应 器 的 型 式 R的 也收 不率 影。 响此 情 有况 改下
温 度 或 采 用 催 k1和 化 k2,剂 提 改 高 R的变收 率 。
对于反应：
A B k1 R 主 产物
A B k 2 S 副 产物
dcS
d
k2cR
rR dcR k1cA k2cR
rS dcS
k2cR
讨论：
反应物A的浓度随反应时间的增加呈指数递减； 产物S 的浓度随反应时间的延长而递增； 中间产物R的浓度有一个最大值。
相应有一个最适宜的反应时间。超过这个反应时间， 由于 R的浓度增大对副产物S生成有利，使得R的选 择性减小，因此，为获得较多的目的产物R: 控制反应时间； 从反应器的型式和操作方法上采取不利于S生成的措 施，以提高R的选择性。
上图是产物R的选择性S与转化率xA的变化曲线。
在CSTR中，反应开始时R的浓度比PFR中的要高，这 对于S的生成有利，所以在任意转化率时，SPFR>SCSTR。
在（k2/k1） =1，应选平推流反应器；
在（k2/k1） 远远大于1时，为避免产生过多的副产物 S,应设法降低反应器中反应物A的单程转化率，并从 经济的角度加以权衡，将产品R中未反应的A经分离 后再循环进入反应器；假若工艺条件允许，可改变操 作温度，以使k2/k1减少；