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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


實驗室k / 2019-02-16

       從收率的觀點來看在如圖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那樣操作的單個攪拌釜,然后接著再用一個管式反應(yīng)器,其中ρ值從ρ1移向ρt。這種一個攪拌釜再接一個管式反應(yīng)器的安排,它對自催化反應(yīng)是最合適的。在這后一種情況下,對“最合適”的判別標準是反應(yīng)器總體積最小,也就是速率的判準。我們討論了與此類似的收率判準。



       另一種是用n個反應(yīng)器的組合能使收率增加的情況,在這種系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了三個平行反應(yīng)A → B,A → C和A → D,其中反應(yīng)級數(shù)大小的次序為:

A-B<A→C<A-D

C為所希望的產(chǎn)物。顯然,按早些時候所講到的,當考慮B和C產(chǎn)物之間的競爭時,管式反應(yīng)器較為合適;而當考慮C和D間的競爭時,選取單個連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器最為適宜。而且,又因為濃度A有著不同級數(shù)的影響,隨著反應(yīng)的進行,二種競爭方式的相對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,采用一個攪拌釜后接著用一個管式反應(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φ=0.5時,反應(yīng)終止。這是由于繼續(xù)達到更高的轉(zhuǎn)化率是不經(jīng)濟的,它會導致比較低的收率。如果(a)在間歌反應(yīng)器內(nèi);(b)在單個攪拌槽內(nèi)進行反應(yīng),計算其總收率。

       〔答案:(a)φ'=71.5%,(b)φ'=50%〕

例題2    如果例題1中的反應(yīng)在二個串聯(lián)攪拌釜內(nèi)進行,則從第一釜流出物中的轉(zhuǎn)化率為多少時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于50%轉(zhuǎn)化率時,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最大收率?

       〔答案:φ'=74.4%〕

 


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