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連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器的組合


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-02-16

       從收率的觀點(diǎn)來看在如圖29所表示的情況下,反應(yīng)器最合理的安排應(yīng)該先是如圖31那樣操作的單個(gè)攪拌釜,然后接著再用一個(gè)管式反應(yīng)器,其中ρ值從ρ1移向ρt。這種一個(gè)攪拌釜再接一個(gè)管式反應(yīng)器的安排,它對(duì)自催化反應(yīng)是最合適的。在這后一種情況下,對(duì)“最合適”的判別標(biāo)準(zhǔn)是反應(yīng)器總體積最小,也就是速率的判準(zhǔn)。我們討論了與此類似的收率判準(zhǔn)。



       另一種是用n個(gè)反應(yīng)器的組合能使收率增加的情況,在這種系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了三個(gè)平行反應(yīng)A → B,A → C和A → D,其中反應(yīng)級(jí)數(shù)大小的次序?yàn)椋?/span>

A-B<A→C<A-D

C為所希望的產(chǎn)物。顯然,按早些時(shí)候所講到的,當(dāng)考慮B和C產(chǎn)物之間的競(jìng)爭(zhēng)時(shí),管式反應(yīng)器較為合適;而當(dāng)考慮C和D間的競(jìng)爭(zhēng)時(shí),選取單個(gè)連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器最為適宜。而且,又因?yàn)闈舛華有著不同級(jí)數(shù)的影響,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,二種競(jìng)爭(zhēng)方式的相對(duì)重要性在不斷的變化著,因此,在反應(yīng)的早期階段,生成的無用的D趨于比較重要,而在后期階段生成無用的B趨于比較重要。為此,采用一個(gè)攪拌釜后接著用一個(gè)管式反應(yīng)器能夠改善收率。其他類似的情況亦已有討論。

例題1    產(chǎn)物B由反應(yīng)物A生成,A還反應(yīng)生成無用的副產(chǎn)物。已知B的瞬時(shí)收率φ和A的轉(zhuǎn)化率x有關(guān),相應(yīng)的方程式為

φ=0.6+2x-5x2

       當(dāng)φ=0.5時(shí),反應(yīng)終止。這是由于繼續(xù)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化率是不經(jīng)濟(jì)的,它會(huì)導(dǎo)致比較低的收率。如果(a)在間歌反應(yīng)器內(nèi);(b)在單個(gè)攪拌槽內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),計(jì)算其總收率。

       〔答案:(a)φ'=71.5%,(b)φ'=50%〕

例題2    如果例題1中的反應(yīng)在二個(gè)串聯(lián)攪拌釜內(nèi)進(jìn)行,則從第一釜流出物中的轉(zhuǎn)化率為多少時(shí)才能夠得到最高的總收率?該總收率為多少?

       〔答案:轉(zhuǎn)化率x=29%,φ'=67%〕

例題3    如果此裝置的流出物相當(dāng)于50%轉(zhuǎn)化率時(shí),能夠得到的最高總收率為多少?裝置怎樣安排才能得到這個(gè)最大收率?

       〔答案:φ'=74.4%〕

 


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