3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率平行反应 两个反应物
A+B
L(主反应 )
M(副反应 )
1
2
111 mBnAL CCkr?
222 mBnAM CCkr?
间歇操作
n1>n2,m1>m2
CA,CB 都高
n1>n2,m1<m2
CA高,CB低
n1<n2,m1<m2
CA,CB 都低
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率平行反应 两个反应物
A+B
L(主反应 )
M(副反应 )
1
2
111 mBnAL CCkr?
222 mBnAM CCkr?
连续流动操作
n1>n2,m1>m2
CA,CB 都高
n1<n2,m1<m2
CA,CB 都低
n1>n2,m1<m2
CA高,CB低
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率 一级连串反应组分 A,单调下降 ；
产物 L,先升后降，有极大值 ；
产物 M,单调上升
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率流动类型对反应结果的影响
(a) 对反应液整体均匀照射 (b) 对小部分反应液照射辐射能量相同
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率 L为主产物时
1,温度效应
2,浓度效应若 E1>E2,则在较高温度下进行若 E1<E2,则在较低温度下进行若 E1=E2,温度变化对选择性无影响若 n1>n2,增加初浓度 CA0
若 n1<n2,降低初浓度 CA0
若 n1=n2,初浓度的变化对选择性无影响
3,转化率 CL/CA随 xA的增大而增大
L的瞬时选择性下降转化率过高，选择性降低工业上分离再循环
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率
3,流动类型的影响 对于不可逆的连串反应且以反应的中间物为目的产物时，返混总是对选择性不利左左右左一级不可逆连串反应，不论采用哪一种反应器，主产物最大收率与反应物初浓度无关，只与 k2/k1的比值有关。
)1)(1( 21
10
mm
mA
Lf kk
kCC
全混流反应器
21
1)(
kko p tm
最佳反应时间
0?dtdC L
最大出口浓度最大收率
2
21
0
m a x )1()( kk
CC A
Lf (*)
2
21
m a x )1(
1
kkY
(*)
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率
(a) 平推流
(b) 全混流
1,xA,k2/k1相同时,BSTR和 PFR比 CSTR好
2,k2/k1<<1,低转化率下操作
3,k2/k1>>1,高转化率下操作
1,A+( )=(A)
2,(A)=(B)+S
3,(B)=B+( )
1为控制步骤时：
****
1 1
11
MMLLBBAA
i
n
i PbPbPbPb
****
*
1 MMLLBBAA
AA
A PbPbPbPb
Pb
BB PP?*
*SPS不被吸附，分母中没有
p
SB
p
SB
A K
PP
K
PPP **
BB
p
SBA
p
SBAd
Aa
BBAA
AAdAa
AdAaA
Pb
K
PPb
K
PPbk
Pk
PbPb
PbkPk
kPkr
1
1
**
*
0
请考虑化学反应
CBA D 催化剂该反应在全混流反应器中进行，反应温度为
20℃,液料的体积流量为 0.5m3/h,
CA0=96.5mol/m3,CB0=184mol/m3,催化剂的浓度 CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为：
rA=kCACD
式中 k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求 A的转化率为 40%，试求反应器的体积。
解：设 A的转化率为 x，则有：
DAA CxkCr )1(0
对于全混流反应器，应有：
DDA
A
A
A
Cxk
x
CxkC
xC
r
xxC
)1()1(
)(
0
000
hks 28.244.87)63.6)(4.01)(1015.1( 40.03
30 14.1228.245.0 mVV R
某二级液相反应 A+B→C,已知 CAo=CBO,
在间歇反应器中达到 x=0.99，需反应的时间为 10min,问：
(1) 在全混流反应器中进行时,应为多少？
(2) 在两个串联全混流反应器 (反应体积相等 )中进行时,又是多少？
例题
m?
m?
000
9.9
)99.01(10
99.0
)1( AAA CCxC
xk?
（１）在单个 CSTR中
2
0 )1( xkC
x
A?
解,在间歇反应器中，对二级反应
02020
9 9 0 0
)99.01(
99.0
)1( AAA CCxC
xk?
m in1000
0
V
V R
m?
(1)=(2) 则
(1)
(2)
(2) 两个 CSTR串联
2
2
12
0
2
2 )1(
AAo
AAR
xkC
xx
V
V
1212 0100 )1( RAAAA VxkCxCV
2
1
1
0
1
1 )1(
AAo
AR
xkC
x
V
V
2222 01200 )1()( RAAAAA VxkCxxCV
CSTR-1:
CSTR-1:
RRR VVV 21 2
20
0
21 )1( AA
R
AA xkCV
Vxx
(3)
(4)
m in2.796.3922
0
VV R?6.39
0
VV R
代入 (3)
例题对平行 -串联反应
BR
RT
BA
RT
CCekrSBR
CCekrRBA
)/(1 6 73 6 8
202
2)/(1 2 55 2 6
101
选取最佳的操作方式。
解：对于 A,SRA nn 12 21
应选用高 CA0,PFR反应器。
对于 B,B
S
R
m
m
2
1
2
1
A
B
CB与生成 R无关，尽管 B可以任意方式加入,
为维持高 CA,考虑 B分段加入为佳对于温度,E1<E2,应选用低温
A+B
L(主反应 )
M(副反应 )
1
2
111 mBnAL CCkr?
222 mBnAM CCkr?
间歇操作
n1>n2,m1>m2
CA,CB 都高
n1>n2,m1<m2
CA高,CB低
n1<n2,m1<m2
CA,CB 都低
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率平行反应 两个反应物
A+B
L(主反应 )
M(副反应 )
1
2
111 mBnAL CCkr?
222 mBnAM CCkr?
连续流动操作
n1>n2,m1>m2
CA,CB 都高
n1<n2,m1<m2
CA,CB 都低
n1>n2,m1<m2
CA高,CB低
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率 一级连串反应组分 A,单调下降 ；
产物 L,先升后降，有极大值 ；
产物 M,单调上升
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率流动类型对反应结果的影响
(a) 对反应液整体均匀照射 (b) 对小部分反应液照射辐射能量相同
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率 L为主产物时
1,温度效应
2,浓度效应若 E1>E2,则在较高温度下进行若 E1<E2,则在较低温度下进行若 E1=E2,温度变化对选择性无影响若 n1>n2,增加初浓度 CA0
若 n1<n2,降低初浓度 CA0
若 n1=n2,初浓度的变化对选择性无影响
3,转化率 CL/CA随 xA的增大而增大
L的瞬时选择性下降转化率过高，选择性降低工业上分离再循环
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率
3,流动类型的影响 对于不可逆的连串反应且以反应的中间物为目的产物时，返混总是对选择性不利左左右左一级不可逆连串反应，不论采用哪一种反应器，主产物最大收率与反应物初浓度无关，只与 k2/k1的比值有关。
)1)(1( 21
10
mm
mA
Lf kk
kCC
全混流反应器
21
1)(
kko p tm
最佳反应时间
0?dtdC L
最大出口浓度最大收率
2
21
0
m a x )1()( kk
CC A
Lf (*)
2
21
m a x )1(
1
kkY
(*)
3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率
(a) 平推流
(b) 全混流
1,xA,k2/k1相同时,BSTR和 PFR比 CSTR好
2,k2/k1<<1,低转化率下操作
3,k2/k1>>1,高转化率下操作
1,A+( )=(A)
2,(A)=(B)+S
3,(B)=B+( )
1为控制步骤时：
****
1 1
11
MMLLBBAA
i
n
i PbPbPbPb
****
*
1 MMLLBBAA
AA
A PbPbPbPb
Pb
BB PP?*
*SPS不被吸附，分母中没有
p
SB
p
SB
A K
PP
K
PPP **
BB
p
SBA
p
SBAd
Aa
BBAA
AAdAa
AdAaA
Pb
K
PPb
K
PPbk
Pk
PbPb
PbkPk
kPkr
1
1
**
*
0
请考虑化学反应
CBA D 催化剂该反应在全混流反应器中进行，反应温度为
20℃,液料的体积流量为 0.5m3/h,
CA0=96.5mol/m3,CB0=184mol/m3,催化剂的浓度 CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为：
rA=kCACD
式中 k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求 A的转化率为 40%，试求反应器的体积。
解：设 A的转化率为 x，则有：
DAA CxkCr )1(0
对于全混流反应器，应有：
DDA
A
A
A
Cxk
x
CxkC
xC
r
xxC
)1()1(
)(
0
000
hks 28.244.87)63.6)(4.01)(1015.1( 40.03
30 14.1228.245.0 mVV R
某二级液相反应 A+B→C,已知 CAo=CBO,
在间歇反应器中达到 x=0.99，需反应的时间为 10min,问：
(1) 在全混流反应器中进行时,应为多少？
(2) 在两个串联全混流反应器 (反应体积相等 )中进行时,又是多少？
例题
m?
m?
000
9.9
)99.01(10
99.0
)1( AAA CCxC
xk?
（１）在单个 CSTR中
2
0 )1( xkC
x
A?
解,在间歇反应器中，对二级反应
02020
9 9 0 0
)99.01(
99.0
)1( AAA CCxC
xk?
m in1000
0
V
V R
m?
(1)=(2) 则
(1)
(2)
(2) 两个 CSTR串联
2
2
12
0
2
2 )1(
AAo
AAR
xkC
xx
V
V
1212 0100 )1( RAAAA VxkCxCV
2
1
1
0
1
1 )1(
AAo
AR
xkC
x
V
V
2222 01200 )1()( RAAAAA VxkCxxCV
CSTR-1:
CSTR-1:
RRR VVV 21 2
20
0
21 )1( AA
R
AA xkCV
Vxx
(3)
(4)
m in2.796.3922
0
VV R?6.39
0
VV R
代入 (3)
例题对平行 -串联反应
BR
RT
BA
RT
CCekrSBR
CCekrRBA
)/(1 6 73 6 8
202
2)/(1 2 55 2 6
101
选取最佳的操作方式。
解：对于 A,SRA nn 12 21
应选用高 CA0,PFR反应器。
对于 B,B
S
R
m
m
2
1
2
1
A
B
CB与生成 R无关，尽管 B可以任意方式加入,
为维持高 CA,考虑 B分段加入为佳对于温度,E1<E2,应选用低温
