文档介绍：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
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。
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。
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。
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。
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。