河北科技大学化学与制药工程学院：《化学计量学》课程PPT教学课件（讲稿）第三章 理想流动反应器（3.8）理想流动反应器中多重反应的选择率

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 L(主反应) rL=kCacB A+B 2M(副反应 rM=k,Cacr n1>n2,m1>m2 nn2. m1<m2 cA,CB都高 cA,CB都低 cA高,C低 Add A and B Add A and B Start with A all at one time slowly: level rises add b slowly 间歇操作

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 1 1 1 m B n rL  k CA C 2 2 2 m B n rM  k CA C 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 L(主反应) -k, ccna A+B 2M(副反应 n1>n2.m1>m2 n1n2,m1<m2 cA,Cg都高 cA,CB都低 cA高,CB低 A Figure 7.2 Contacting patterns for various combinations of high and low concentration of reactants in continuous flow operations 连续流动操作

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 1 1 1 m B n rL  k CA C 2 2 2 m B n rM  k CA C 连续流动操作 n1>n2, m1>m2 CA, CB 都高 n1n2, m1<m2 CA高, CB低

3-8理想流动反应器中多重反应的选择率级连串反应 k:≈k2 k1>k2 kI<k L (b) 图3-16连串反应的浓度-时间关系 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 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 R R→S complete Glass tube Time since light was turned on Time since light was turned on (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 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 若E1>E2,则在较高温度下进行 1.温度效应 若E1n2,增加初浓度CAo 2浓度效应若n<m2,降低初浓度Co 若n1=n2,初浓度的变化对选择性无影响 3.转化率 i/CAA的增大而增大 L的所时选择性下降 工业上分离再循环转化率过高,选择性降低

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E1n2, 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 工业上分离再循环 转化率过高，选择性降低

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 R=1 左左右左

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

k1 全混流反应器 Lf (1+k1n)(1+k2 最佳反应时间 =0 m/opt k,k, 最大出口浓度 A0 Lf)max (1+√kk2 最大收率 max (1+√kk2) 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/k的比值有关

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 ) 1 2 0 1 m m A m Lf k k C k C      全混流反应器  1 2 1 ( ) k k 最佳反应时间  m opt   0 dt dCL 最大出口浓度 最大收率 2 1 2 0 max (1 ) ( ) k k C C A Lf   (*) 2 1 2 max (1 ) 1 k k Y   (*)

3-8理想流动反应器中多重反应的选择率 0.8H 0.8 k1/k2 =10 0.6 (b) k1/k2= 0.4 (a)平推流 l0.4 (b)全混流 0.2 1/k2=01 0 平推流 0 10-310-210-11 全混流 0.2 0.4 0,81.0 k,/k 1-(cAcAo) 图3-18级连串反应的S-xN图 1.xAkx2/k1相同时,BSTR和PFR比cSTR好 2k2/k1,高转化率下操作

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, 高转化率下操作

1.A+()=(A) ∑ 2.(A)=(B)+S 1+6.+b,p+b 3.(B)=B+() S不被吸附,分母中没有 A1+b,P+bBPB+biPl+bMPM 1为控制步骤时: B S B B K K P kabOBS k P-k.b p K P 1+bp+b,p BB 1+B5+bBPB

1. A+( )=(A) 2. (A)=(B)+S 3. (B)=B+( ) 1为控制步骤时： * * * * 1 1 1 1 A A B B L L M M i n i  b P  b P  b P  b P     * * * * * 1 A A B B L L M M A A A b P b P b P b P b P       PB  PB * * S不被吸附，分母中没有 PS p B S p B S A K P P K P P P   * * B B p A B S p d A B S a A A A B B a A d A A A a A d A b P K b P P K k b P P k P b P b P k P k b P r k P k           1 1 * * *  0 

请考虑化学反应A+B-催化剂D>C 该反应在全混流反应器中进行,反应温度为 20℃C,液料的体积流量为05m3/h C0=965mol/m3CB0=184mo/m3催化剂 的浓度C=663mo/m3。实验测得该反应的速 度方程为: AD 式中k=115*103m3/(moks)。若要求A的转 化率为40%,试求反应器的体积

请考虑化学反应 A B C  催化剂D 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