本文將討論有關(guān)化學(xué)動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致的一些因素,這些因素對(duì)一特定的反應(yīng)將影響其反應(yīng)器的選型??梢宰C明,某種反應(yīng)器型式比其他型式可能取得較高的收率或較好的產(chǎn)品質(zhì)量。而且這些化學(xué)因素對(duì)生產(chǎn)的成本也會(huì)有重要的影響。但是,還有其他一些因素諸如設(shè)備投資費(fèi)用和由勞動(dòng)力、動(dòng)力、蒸汽等等構(gòu)成的生產(chǎn)費(fèi)用等,也可能是同樣重要的。
對(duì)任何工廠裝備來(lái)說(shuō)安全是更加重要的一個(gè)因素。做到這一點(diǎn)的費(fèi)用是能夠估算的,但是它所獲得的利潤(rùn)卻無(wú)法以貨幣額來(lái)計(jì)算,這就給予從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行最優(yōu)化處理帶來(lái)困難和不夠精確。例如,硝化和氧化反應(yīng)是激烈放熱的,對(duì)這種情況,連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器可能比管式反應(yīng)器有利,因?yàn)榧词购笳咴诨瘜W(xué)方面是有利的,但前者的溫度控制比后者容易得多。此外,反應(yīng)器型式應(yīng)便于開車和停車,它和操作控制樣,在經(jīng)濟(jì)上也是重要的。

當(dāng)考慮了這樣一些因素之后,常使得所要選的反應(yīng)器型式完全不同于僅僅按化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素考慮的反應(yīng)器型式。所以這里的主題僅涉及選擇反應(yīng)器總過(guò)程中的化學(xué)方面的問(wèn)題,然而這也是一個(gè)重要的方面。
所要討論的內(nèi)容當(dāng)然和最優(yōu)化問(wèn)題緊密地聯(lián)系在一起,嚴(yán)格地講,反應(yīng)器最好的選型,并不象前面所講的那樣,而應(yīng)當(dāng)是按照所有各種可能性,從事最優(yōu)化研究的結(jié)果。但是,應(yīng)予提出,僅僅就動(dòng)力學(xué)因素來(lái)講,一般在應(yīng)用了十分簡(jiǎn)單的討論之后對(duì)最適宜的反應(yīng)器就能形成一種完整的概念。這些動(dòng)力學(xué)因素的討論關(guān)系到主要反應(yīng)器型式間的差別,這些差別可按以下幾方面進(jìn)行分析:
(a)逗留時(shí)間分布的差別;
(b)濃度變化過(guò)程的差別;
(c)溫度變化過(guò)程的差別。
這里有二個(gè)實(shí)際問(wèn)題:(i)從對(duì)已知?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)如何完善地設(shè)計(jì)一個(gè)裝置,(ii)如何政變動(dòng)力學(xué)參數(shù)以改進(jìn)設(shè)計(jì)。在這里我們主要關(guān)心這些問(wèn)題中的第一個(gè),因此與(a)和(b)有關(guān)。上面的因素(c)與第二個(gè)問(wèn)題有關(guān),它將在后面討論。
這里我們將討論間歇反應(yīng)器、管式反應(yīng)器和連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器。事實(shí)上,許多重要的變型,包括流化床反應(yīng)器在內(nèi),都是工業(yè)上常見的。雖然這里限制了討論的廣泛性,但以上考慮的這些限制了的和理想化了的型式仍足以提出實(shí)質(zhì)性的因素。這些因素在需要時(shí)可應(yīng)用于其他反應(yīng)器型式。
