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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,第三节反应器型式及操作方式的选择,反应器型式及操作方式的,选择依据,：,产品转化率和选择性高，反应器容积要小。,一、简单反应,只需要一个反应方程式和一个反应速率方程式描述的反应。,特点：简单反应为单向单一反应，转化率越高，产率越大。,选择目标：达到同样的转化率，反应器容积最小。,1,1,间歇反应器与,PFR,PFR,：,V,R,=,v,间歇反应器：,V,R,=,v,（,+,）,结论：,PFR,优！,2,2,间歇反应器与,CSTR,CSTR:,间歇反应器：,零级反应：,结论,：表达式相同，因间歇反应器有辅助时间，因此，,CSTR,优。,3,2,间歇反应器与,CSTR,CSTR:,间歇反应器：,一级反应：,要使,CSTR,容积小于间歇反应器容积，则：,4,2,间歇反应器与,CSTR,CSTR:,间歇反应器：,二级反应：,同样,比较,CSTR,容积和间歇反应器容积的大小，可以得到,要满足的条件。,5,3,PFR,与,CSTR,CSTR:,PFR,：,零级反应：,结论,：,容积效率：,6,3,PFR,与,CSTR,CSTR:,PFR,：,一级反应：,7,3,PFR,与,CSTR,CSTR:,PFR,：,二级反应：,8,3,PFR,与,CSTR,结论,：,零级反应,0,=1,，,PFR,和,CSTR,所需容积相等；,x,A,一定，反应级数越高，,CSTR,所需容积越大；,x,A,越大，,CSTR,的容积比,PFR,的容积大的越多（零级反应除外）；,9,4,多釜串联反应器与,PFR,总时间,:,PFR,：,一级等容积串联釜：,10,4,多釜串联反应器与,PFR,结论,：,N=1,时，,最小；,N,时，,1,，多釜串联相当于理想,PFR,；,N,增大，,增大，釜的容积越小。,11,简单反应反应器的选型原则：,零级反应，,0,=1,，选用单个连续釜和管式反应器需要的容积相同，但间歇釜有辅助时间和装料系数，需要的容积较大，选用,PFR,合适。,若反应热效应很大，为了操作方便，可采用间歇釜或多釜串联反应器。,液相反应，反应速度慢，要求转化率高时，采用间歇反应釜。,气相或液相反应，反应快，采用管式反应器。,液相反应，反应级数低，要求转化率不高时，可选用单釜连续操作,CSTR,。,12,二 复合反应,由两个以上化学计量方程来描述的反应。,分类：平行反应、串联反应、平行,-,串联反应,1,平行反应,13,分析,：,T,一定，,k,1,、,k,2,为常数，选择性取决于,a,1,a,2,时，,C,A,越大选择性越好；,a,1,a,2,时，保持,C,A,越大越好；采取的措施：,采用间歇釜或管式反应器；降低单程转化率；选择高浓度原料；气相反应可在加压下进行。,a,1,E,1,，降低,T,，可提高反应的选择性；,E,2,a,2,b,1,b,2,C,A,、,C,B,都高,A,、,B,同时加料,a,1,a,2,b,1,a,2,b,1,b,2,C,A,高、,C,B,低,A,一次性加入，,B,缓慢滴加,A,由反应器入口加入、,B,分股加入（包括在,PFR,和,CSTR,中）,19,2,串联反应,分析,：,S,为目的产物时，,C,R,大，,C,A,相对小。原因：,C,A,增大，理论上,C,R,增大，但转化率,k,1,时，采用较低的单程转化率分离出,R,再循环使用原料。原因：副产物不需要，高转化率则,C,R,大，则副产物就多。,k,1,k,2,时，可采用较高的转化率，减轻分离的负担，但同时副产物增多，可根据经济评价选择合适的转化率。,21,3,平行,-,串联反应,分析,：,若,R,或,S,为目的产物（即中间物为目标产物），则应控制,B,的浓度，,B,的浓度越小越好（极限为目标反应前的反应能够进行），为提高目标产物的产率和选择性，应增大,A,的浓度，同时不断地分离出中间产物，防止目标反应产物进行后步的副反应；另外，可通过控制反应时间来控制釜产物的产生。,对,A,而言：,对,B,而言：,22,3,平行,-,串联反应,分析,：,若,T,为目的产物，则,A,、,B,的浓度越大越好，极限为反应器对传质和传热都能顺利完成。另外，反应时间控制的长一些，让反应有足够的时间完成反应。,对,A,而言：,对,B,而言：,23,三,CSTR,与,PFR,串联使用,若反应速度随反应物的浓度变化出现最大值时，可选用,CSTR,与,PFR,串联使用，使得反应的总容积达到最小。,例：自催化反应,A,P,CSTR,PFR,24,小 结,1 简单反应的反应器的选择；,2 复合反应（平行反应、串联反应、平行,-,串联反应）反应容器的选择以及操作方式的控制；,3,反应器的串联使用；,25,
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