反应器计算与操作的优化
?复杂反应选择性的比较
?复杂反应的选择性比较
?平行反应
?若反应为
定义选择性
121
2
R
PA
S
rkSc
rk
????? A
k 1
k 2
R 主产物
S 副产物
? ?
1
21
2
/
/1 1 1
/
2 2 2
E R T
E E R T
E R T
k A e A
e
k A e A
?
?
???
?温度效应
（ 1） E1＞ E2 T升高,增大,增大
（ 2） E1＜ E2 T升高,减小,降低
（ 3） E1=E2 T升高，对选择性无影响
结论,提高反应温度有利于活化能高的反应的选择性的提高。
1
2
k
k PS
1
2
k
k
PS
? 浓度效应
（ 1）当 时，提高反应物浓度则可使 增大。
（ 2）当 时，提高反应物浓度则使 降低。
（ 3）当 时，,则反应物浓度的改变对选择性
无影响。
结论,升高反应物浓度 cA有利于级数高的反应的选择性的提高。
浓度的控制可以通过反应器型式和加料方式进行调整。
21 ?? ? PS
12???
21 ?? ? 常数???
2
1
k
k
r
rS
S
R
P
PS
? 反应器型式选择
（ 1）因为 PFR内反应物的浓度较 CSTR为高，故适宜于采用 PFR，次
则采用 BR或 N-CSTR。
（ 2）适宜于采用 CSTR。但在完成相同生产任务时，所需釜式反应
器体积较大。故需全面分析，再作选择。
(3) PFR
? 加料方式的选择
（ 1）反应物全部由反应器进口加入（ PFR）或一次投料（ BR）
（ 2）分段加料（ PFR）或分批加料（ BR）
?若反应为,
则反应的选择性为,
1、温度效应：同前
2、浓度效应：同前
3、反应器型式及操作方式选择
为了使选择性亦即 rR/r S比值为最大，对各种所希望的反应物浓度
的高、低或高 -低结合，完全取决于竞争反应的动力学。这些浓度的
控制，同样可以按进料方式和反应器类型而调整，如表所示 。
A + B
A + B
k 1
k 2
R 主产物
S 副产物
2121
2
1 ???? ????
bA
S
R
P cck
k
r
r
S
?连串反应
情况更为复杂，在此只讨论一级反应。对于连串反应,
反应的选择性为,
?如 R为目的产物，当 k1,k2一定时，为使选择性 Sp提高，即为使
rR/rS比值增大，应使 CA高 CR低，适宜于采用 PFR,BR和 N-CSTR。
A Sk 1 k 2R
R
RA
S
R
P ck
ckck
r
rS
2
21 ???
?若 S为目的产物，则应 CA低 CR高，适宜于采用 1-CSTR。
但应注意，连串反应 R生成的增加，有利于 S的生成（特别是
k1≤k2 时）的特点，故以 R为目的产物时，应保持较低的单程转化率。
当 k1≥k2 时，可保持较高的反应转化率,这样可使选择性降低较
少，但反应后的分离负荷却可以大为减轻 。
?复杂反应选择性的比较
?复杂反应的选择性比较
?平行反应
?若反应为
定义选择性
121
2
R
PA
S
rkSc
rk
????? A
k 1
k 2
R 主产物
S 副产物
? ?
1
21
2
/
/1 1 1
/
2 2 2
E R T
E E R T
E R T
k A e A
e
k A e A
?
?
???
?温度效应
（ 1） E1＞ E2 T升高,增大,增大
（ 2） E1＜ E2 T升高,减小,降低
（ 3） E1=E2 T升高，对选择性无影响
结论,提高反应温度有利于活化能高的反应的选择性的提高。
1
2
k
k PS
1
2
k
k
PS
? 浓度效应
（ 1）当 时，提高反应物浓度则可使 增大。
（ 2）当 时，提高反应物浓度则使 降低。
（ 3）当 时，,则反应物浓度的改变对选择性
无影响。
结论,升高反应物浓度 cA有利于级数高的反应的选择性的提高。
浓度的控制可以通过反应器型式和加料方式进行调整。
21 ?? ? PS
12???
21 ?? ? 常数???
2
1
k
k
r
rS
S
R
P
PS
? 反应器型式选择
（ 1）因为 PFR内反应物的浓度较 CSTR为高，故适宜于采用 PFR，次
则采用 BR或 N-CSTR。
（ 2）适宜于采用 CSTR。但在完成相同生产任务时，所需釜式反应
器体积较大。故需全面分析，再作选择。
(3) PFR
? 加料方式的选择
（ 1）反应物全部由反应器进口加入（ PFR）或一次投料（ BR）
（ 2）分段加料（ PFR）或分批加料（ BR）
?若反应为,
则反应的选择性为,
1、温度效应：同前
2、浓度效应：同前
3、反应器型式及操作方式选择
为了使选择性亦即 rR/r S比值为最大，对各种所希望的反应物浓度
的高、低或高 -低结合，完全取决于竞争反应的动力学。这些浓度的
控制，同样可以按进料方式和反应器类型而调整，如表所示 。
A + B
A + B
k 1
k 2
R 主产物
S 副产物
2121
2
1 ???? ????
bA
S
R
P cck
k
r
r
S
?连串反应
情况更为复杂，在此只讨论一级反应。对于连串反应,
反应的选择性为,
?如 R为目的产物，当 k1,k2一定时，为使选择性 Sp提高，即为使
rR/rS比值增大，应使 CA高 CR低，适宜于采用 PFR,BR和 N-CSTR。
A Sk 1 k 2R
R
RA
S
R
P ck
ckck
r
rS
2
21 ???
?若 S为目的产物，则应 CA低 CR高，适宜于采用 1-CSTR。
但应注意，连串反应 R生成的增加，有利于 S的生成（特别是
k1≤k2 时）的特点，故以 R为目的产物时，应保持较低的单程转化率。
当 k1≥k2 时，可保持较高的反应转化率,这样可使选择性降低较
少，但反应后的分离负荷却可以大为减轻 。
