从收率的观点来看在如图29所表示的情况下,反应器最合理的安排应该先是如图31那样操作的单个搅拌釜,然后接着再用一个管式反应器,其中ρ值从ρ1移向ρt。这种一个搅拌釜再接一个管式反应器的安排,它对自催化反应是最合适的。在这后一种情况下,对“最合适”的判别标准是反应器总体积最小,也就是速率的判准。我们讨论了与此类似的收率判准。
另一种是用n个反应器的组合能使收率增加的情况,在这种系统内发生了三个平行反应A → B,A → C和A → D,其中反应级数大小的次序为:
A-B<A→C<A-D
C为所希望的产物。显然,按早些时候所讲到的,当考虑B和C产物之间的竞争时,管式反应器较为合适;而当考虑C和D间的竞争时,选取单个连续搅拌釜式反应器最为适宜。而且,又因为浓度A有着不同级数的影响,随着反应的进行,二种竞争方式的相对重要性在不断的变化着,因此,在反应的早期阶段,生成的无用的D趋于比较重要,而在后期阶段生成无用的B趋于比较重要。为此,采用一个搅拌釜后接着用一个管式反应器能够改善收率。其他类似的情况亦已有讨论。
例题1 产物B由反应物A生成,A还反应生成无用的副产物。已知B的瞬时收率φ和A的转化率x有关,相应的方程式为
φ=0.6+2x-5x2
当φ=0.5时,反应终止。这是由于继续达到更高的转化率是不经济的,它会导致比较低的收率。如果(a)在间歌反应器内;(b)在单个搅拌槽内进行反应,计算其总收率。
〔答案:(a)φ'=71.5%,(b)φ'=50%〕
例题2 如果例题1中的反应在二个串联搅拌釜内进行,则从第一釜流出物中的转化率为多少时才能够得到最高的总收率?该总收率为多少?
〔答案:转化率x=29%,φ'=67%〕
例题3 如果此装置的流出物相当于50%转化率时,能够得到的最高总收率为多少?装置怎样安排才能得到这个最大收率?
〔答案:φ'=74.4%〕