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平行反應(yīng)對反應(yīng)器產(chǎn)物收率的影響

平行反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)生產(chǎn)中很普遍，并且它是造成所需產(chǎn)物收率低的重要原因之一。例如，在制備間位取代苯化合物的工藝過程中，其收率幾乎總是低于100％，這是由于同時(shí)產(chǎn)生鄰位和對位取代物之故。在其他情況下副反應(yīng)也可能生成象焦油狀物或CO2等。

化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)晶理論

每個(gè)存在著的晶體由于溶質(zhì)分子在其表面上的逐步沉積而變大的過程稱為結(jié)晶。這種過程在形式上非常類似于已經(jīng)討論過的縮聚反應(yīng)過程，和聚合物分子量分布相類似的現(xiàn)象是結(jié)晶顆粒大小的分布。所以可以認(rèn)為不論是在連續(xù)攪拌槽內(nèi)或者在間歇或管式系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，可以由粒度分布這個(gè)重要差別表示其特征。

影響反應(yīng)器選擇的聚合反應(yīng)

這里我們將討論它對產(chǎn)物質(zhì)量的影響?？梢宰C明對聚合反應(yīng)采用不同型式的反應(yīng)器所生成的聚合物的分子量分布可能會有很大的差別。

反應(yīng)器的選擇性與反應(yīng)活性

當(dāng)某已知反應(yīng)物能夠生成多種不同產(chǎn)物時(shí)，設(shè)計(jì)者必須同時(shí)考慮反應(yīng)的總量以及得到所需產(chǎn)物的比例這二個(gè)方面。實(shí)際上，通?？梢愿淖儾僮鳁l件以補(bǔ)償在確定反應(yīng)器尺寸時(shí)的微小誤差。反應(yīng)器可能無法生產(chǎn)原來希望的那么多的產(chǎn)物，但是卻可以從提高選擇性中得到收益。如果反應(yīng)器生產(chǎn)出的產(chǎn)物是不需要的，那么這個(gè)缺陷就不是那么容易補(bǔ)救了的。

收率與轉(zhuǎn)化率對選擇反應(yīng)器的影響

當(dāng)某已知反應(yīng)物可按不同的方式反應(yīng)時(shí)，收率和轉(zhuǎn)化率就不再有如此簡單的關(guān)系。因?yàn)槭章释ǔ１硎緲?gòu)成總轉(zhuǎn)化率的許多產(chǎn)物中所需的某種產(chǎn)物的比例。

離析和反應(yīng)器收率的限度

已有幾種嘗試，企圖從某一給定的逗留時(shí)間分布來解釋反應(yīng)器所能得到的收率限度。對一級反應(yīng)，其限度收斂到可以計(jì)算得的收率。對其他反應(yīng)就不是如此。對給定逗留時(shí)間分布的反應(yīng)器，其所得到的產(chǎn)量取決于反應(yīng)物料在流經(jīng)反應(yīng)器時(shí)，表示這種逗留時(shí)間分布的那種混和是在何處得到的。

逗留時(shí)間分布對反應(yīng)器收率的影響

由于在大多數(shù)情況下，等溫反應(yīng)的速率隨轉(zhuǎn)化率的增加而下降，所以一般在等溫反應(yīng)器中，由于某些物料的逗留時(shí)間比平均逗留時(shí)間長，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的增加并不能補(bǔ)償某些物料在反應(yīng)器中逗留時(shí)間比平均逗留時(shí)間短而造成產(chǎn)物的損失。因此，逗留時(shí)間的分布通常將使反應(yīng)器性能比活塞流反應(yīng)器差。

工業(yè)上反應(yīng)器的逗留時(shí)間分布與函數(shù)...

為了把給定的原料轉(zhuǎn)化成一定的產(chǎn)物，連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的容積可能比管式反應(yīng)器的容積大得多，一個(gè)重要的理由是短路作用。由于這個(gè)原因，一部分進(jìn)料在反應(yīng)器中花費(fèi)的時(shí)間比在連續(xù)攪拌反應(yīng)器中的平均逗留時(shí)間短。對生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，通常這種影響并不能靠那部分逗留時(shí)間比平均逗留時(shí)間長的分子來彌補(bǔ)。在任何反應(yīng)器中，逗留時(shí)間分布多數(shù)是有害的，因?yàn)檫@種情況下反應(yīng)器比按定義規(guī)定為沒有逗留時(shí)間分布的活塞流反應(yīng)器要大些。

連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的自催化反應(yīng)

雖然在極大多數(shù)的情況下，連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器確實(shí)比管式反應(yīng)器具有較大的容積，但這也不是水恒不變的。用于零級反應(yīng)連續(xù)攪拌釜和管式反應(yīng)器具有相同的容積。

連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的“完全混和”...

用于輕石油蒸汽加氫反應(yīng)以生產(chǎn)城市煤氣的一種重要反應(yīng)器，基本上可認(rèn)為是連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器。該過程的必要條件之一是要有較高溫度以促使反應(yīng)較易進(jìn)行，但又不能太高以導(dǎo)致副反應(yīng)。如果使反應(yīng)氣體混和物在反應(yīng)器內(nèi)迅速地循環(huán)，進(jìn)入的氣體就很快達(dá)到反應(yīng)溫度，而由于稀釋作用又可避免出現(xiàn)熱點(diǎn)。