平行反应化学反应工程
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化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
西南科技大学
复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
另外，要得到较高的生产强度，反应过程需要在 较高的温度下进行。 当E2<E1 或E2=E1时，温度高对过程有利； 当E2>E1时，虽然温度低有利于选择性的提高，但应尽 能使反应在较高的温度下进行，实际上存在一个最佳 温度值。
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
西南科技大学
§3-6
复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
讨论：(1) XA↑时，S↓的情形
图 3.10 釜式反应器的最终收率
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 一、 总收率与总选择
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
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§3-6
复合反应的收率和选择性
二、平行反应
设在釜式反应器中进行平行反应：
A+B→P A+B→Q
1 1 rP k1C C Байду номын сангаас B
1 1 rQ k1C C A B
假设P为目的产物，则瞬时选择性为 :
S 1
§3-6 即
Cp
k1 C A
1 k2
1 k1 1 k2
k1
k1 C A
这样就可以得到：
Y C 1 k 1 k
Cp
p
A0
1
2
由导数
dYp d
0
Reaction Engineering)
化学反应工程(Chemical
西南科技大学
首先根据物料衡算式，有
Vr Q0
C
A0
C
A
A
k1C
dV 0 C
A
C
A0
1 k1
Vr Q0
（C k1C
A
p
0） k2 C
p
C k1 C k 2 C
p A
p
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
西南科技大学
§3-6
复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
(1)瞬时收率可能随时间变化。间歇反应器就是一例； (2) 对于连续反应器（在定态下操作），瞬时选择性不随，时
间变化，但可能随位置变化，这时要用到总收率，其定义为：
X
Y pf
SdX
0
A f
A
YPf是总收率，针对整个反应器而言的。如果用S0表示总选择 性(对整个反应而言)，那么
§3-6
反应组分A和B的浓度CA、CB，以及温度T均对选择性
S有影响。可以根据
2 1
2 1
和
E2 E1
的相对大小，选择适当的反应组分浓度和温度，来提高
反应的选择性S。
反应器中各组分的浓度与反应器型（釜式、管 式……）、操作方式、加料浓度、原料配比，以及加料方 式等因素密切相关。
第六节 釜式反应器中复合 反应的收率和选择性
对于复杂反应，目的产物的收率和选择性是非常 重要的，反映了原料的有效利用程度。收率和选择性 与反应器的型式，操作方式和操作条件密切相关。
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
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§3-6
复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
前面曾经给出瞬时收率的定义
dnp dnp RP dYP S PA PA PA ( RA ) (dnA ) (dnA ) dX A
或：
dYP SdX A
其中，μPA的物理意义是生成1mol的目的产物
P要消耗A的摩尔数。
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
目的产物P的最佳收率
但如果是在连续釜式反应器进行上述连串反应， 最佳空时（不是反应时间）和最佳收率又怎样呢？
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
§3-6
对于间歇釜式反应器
Y
Pf
X Af
间
0
SdX A =整个曲边梯形的积分面积
对于连续釜式反应器
Y
Pf
连
S f X Af =矩形的面积
从图中可以看出,多釜串联系统介于间歇釜式反应
器和连续釜式反应器之间，即:
Y Y Y
Pf 间 Pf 间 Pf
连
(2) 对于XA↑时，S↑的情况结果恰恰与上面的相反
复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
最佳收率为：
目的产物收率与组成的关系可以表示为：
化学反应工程(Chemical
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§3-6
复合反应的收率和选择性
三、 连串反应
假设如下的连串反应均为一级，P为目的产物
A P Q
k1 k2
在等温间歇反应器中，可以得到最佳反应时间
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
加料方式的选择（a） 化学反应工程(Chemical Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
图3.11 加料方式的选择（b）
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
(1)如果要求CA，CB↑，选择 （a）间歇釜（b）多釜串联
（如果体积不等，从小到大排列）（请说出原因，为什么
是这样的？）。 (2)如果要求CA，CB↓，单釜连续操作（f），如果串联最 好从大→小排列（为什么是这样呢？）。 (3)如果要求CB↑，CA↓，选择（d）B先加入，A流加。
1 k2 k1 C A CB
2 1 2 1
k1C A CB k1CA CB k2C A CB
1 1
1 1 2 2
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
另外，要得到较高的生产强度，反应过程需要在 较高的温度下进行。 当E2<E1 或E2=E1时，温度高对过程有利； 当E2>E1时，虽然温度低有利于选择性的提高，但应尽 能使反应在较高的温度下进行，实际上存在一个最佳 温度值。
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复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
讨论：(1) XA↑时，S↓的情形
图 3.10 釜式反应器的最终收率
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复合反应的收率和选择性 一、 总收率与总选择
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复合反应的收率和选择性
二、平行反应
设在釜式反应器中进行平行反应：
A+B→P A+B→Q
1 1 rP k1C C Байду номын сангаас B
1 1 rQ k1C C A B
假设P为目的产物，则瞬时选择性为 :
S 1
§3-6 即
Cp
k1 C A
1 k2
1 k1 1 k2
k1
k1 C A
这样就可以得到：
Y C 1 k 1 k
Cp
p
A0
1
2
由导数
dYp d
0
Reaction Engineering)
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首先根据物料衡算式，有
Vr Q0
C
A0
C
A
A
k1C
dV 0 C
A
C
A0
1 k1
Vr Q0
（C k1C
A
p
0） k2 C
p
C k1 C k 2 C
p A
p
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
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复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
(1)瞬时收率可能随时间变化。间歇反应器就是一例； (2) 对于连续反应器（在定态下操作），瞬时选择性不随，时
间变化，但可能随位置变化，这时要用到总收率，其定义为：
X
Y pf
SdX
0
A f
A
YPf是总收率，针对整个反应器而言的。如果用S0表示总选择 性(对整个反应而言)，那么
§3-6
反应组分A和B的浓度CA、CB，以及温度T均对选择性
S有影响。可以根据
2 1
2 1
和
E2 E1
的相对大小，选择适当的反应组分浓度和温度，来提高
反应的选择性S。
反应器中各组分的浓度与反应器型（釜式、管 式……）、操作方式、加料浓度、原料配比，以及加料方 式等因素密切相关。
第六节 釜式反应器中复合 反应的收率和选择性
对于复杂反应，目的产物的收率和选择性是非常 重要的，反映了原料的有效利用程度。收率和选择性 与反应器的型式，操作方式和操作条件密切相关。
化学反应工程(Chemical
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§3-6
复合反应的收率和选择性
一、 总收率与总选择
前面曾经给出瞬时收率的定义
dnp dnp RP dYP S PA PA PA ( RA ) (dnA ) (dnA ) dX A
或：
dYP SdX A
其中，μPA的物理意义是生成1mol的目的产物
P要消耗A的摩尔数。
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
目的产物P的最佳收率
但如果是在连续釜式反应器进行上述连串反应， 最佳空时（不是反应时间）和最佳收率又怎样呢？
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
§3-6
对于间歇釜式反应器
Y
Pf
X Af
间
0
SdX A =整个曲边梯形的积分面积
对于连续釜式反应器
Y
Pf
连
S f X Af =矩形的面积
从图中可以看出,多釜串联系统介于间歇釜式反应
器和连续釜式反应器之间，即:
Y Y Y
Pf 间 Pf 间 Pf
连
(2) 对于XA↑时，S↑的情况结果恰恰与上面的相反
复合反应的收率和选择性 三、 连串反应
§3-6
最佳收率为：
目的产物收率与组成的关系可以表示为：
化学反应工程(Chemical
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§3-6
复合反应的收率和选择性
三、 连串反应
假设如下的连串反应均为一级，P为目的产物
A P Q
k1 k2
在等温间歇反应器中，可以得到最佳反应时间
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
加料方式的选择（a） 化学反应工程(Chemical Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
图3.11 加料方式的选择（b）
化学反应工程(Chemical
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应
§3-6
(1)如果要求CA，CB↑，选择 （a）间歇釜（b）多釜串联
（如果体积不等，从小到大排列）（请说出原因，为什么
是这样的？）。 (2)如果要求CA，CB↓，单釜连续操作（f），如果串联最 好从大→小排列（为什么是这样呢？）。 (3)如果要求CB↑，CA↓，选择（d）B先加入，A流加。
1 k2 k1 C A CB
2 1 2 1
k1C A CB k1CA CB k2C A CB
1 1
1 1 2 2
化学反应工程(Chemical
Reaction Engineering)
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复合反应的收率和选择性 二、平行反应