第三节反应器型式和操作方式的评比和选择平行反应和连串反应.ppt

二 平行反应,平行反应是一种典型的复合反应，流动状况不但影响其所需反应器的大小，而且还影响反应产物的分布； 优化的主要技术指标是目的产物的选择性； 当平行反应中主产物和副产物的反应级数不同时，可通过适当地选择反应器的类型和反应条件来促使主反应占优势。,一定反应条件下，k1、k2和反应级数1、2为常数，只有cA可变。由上式分析可知，可使cA 1-2 ,提高目的产物的收率,在PFR和BR中进行反应时，反应物A的浓度值比CSTR中的大,反应物浓度大，对反应级数高的反应有利； 反应物浓度小，对反应级数低的反应更有利。 要使cA 1-2 值大，应按不同情况进行考虑： 当1 2时， cA值愈大， cA 1-2 就愈大，则rR/ rS 比值愈大，R的收率越高。此时，采用PFR, BR或多釜串联反应器有利。 当1 2时, cA值愈小， cA 1-2 就愈大，R的收率就高。可采用CSTR反应器较为合适。,为了提高R的收率，还可以用下列途径保持较大的反应物浓度：,采用较小的单程转化率； 以较高的浓度进料； 对气相反应，可增加系统的压强； 要保持较小的cA： 采用较大的单程转化率； 将部分反应后的物料循环使用，以降低进料中的反应物浓度； 加入惰性稀释剂； 对气相反应采用减压操作。,要提高R的收率，应使上式右边相尽可能大,对于一平行反应，在温度一定的条件下，浓度是控制产物分布的关键。 总结： 反应物浓度大，有利于平行反应中反应级数高的反应； 浓度小的有利于级数低的反应； 级数相同的反应，浓度不影响产物的分布。 思考+讨论： 浓度不变时，温度的影响呢？,三 连串反应,指反应产物能进一步反应成其它产物的过程。,讨论：,反应物A的浓度随反应时间的增加呈指数递减； 产物S 的浓度随反应时间的延长而递增； 中间产物R的浓度有一个最大值。 相应有一个最适宜的反应时间。超过这个反应时间，由于 R的浓度增大对副产物S生成有利，使得R的选择性减小，因此，为获得较多的目的产物R: 控制反应时间； 从反应器的型式和操作方法上采取不利于S生成的措施，以提高R的选择性。,上图是产物R的选择性S与转化率xA的变化曲线。,在CSTR中，反应开始时R的浓度比PFR中的要高，这对于S的生成有利，所以在任意转化率时，SPFRSCSTR。 在（k2/k1） =1，应选平推流反应器； 在（k2/k1） 远远大于1时，为避免产生过多的副产物S,应设法降低反应器中反应物A的单程转化率，并从经济的角度加以权衡，将产品R中未反应的A经分离后再循环进入反应器；假若工艺条件允许，可改变操作温度，以使k2/k1减少； 在（k2/k1） 远远小于1时，可用较高的转化率，此时选择性降低不多，而分离任务不大，循环量可大大减少；,温度的影响,提高温度对活化能大的反应有利，若生成目的产物活化能较高，就应提高温度； 提高原料的浓度，降低目的产物R,有利于提高选择性，显然平推流反应器（间歇反应器）比全混流反应更易满足这一条件，应选用平推六反应器。,