用脉冲示踪示测得实验反应器的停留时间分布关系如表所示： t（s) 1 2 3 4

已知某闭式反应器的停留时间分布密度函数f(t)，在该反应器中进行液相反应，动力学方程为(-r_A)=kc_A，k=0.307min^-1，，试分别利用离析流模型和微观流体多釜串联、轴向扩散模型计算反应转化率并和同体积全混流、活塞流反应器进行比较。

反应器体积的计算

  例: PFR与间歇反应器的比较

  在容积为2.5m³的理想间歇反应器中进行液相反应

  A+B→P

  反应维持在75℃等温操作，实验测得反应速率方程式为

  (-r_A)=kc_Ac_Bkmol/(L·s)

  k=2.78×10^-3L/(mol·s)，当反应物A和B的初始浓度c_A0=c_B0=4mol/L，而A的转化率x_A=0.8时，该间歇反应器平均每分钟可处理0.684kmol的反应物A。今若将反应移到一个管径为125mm的理想管式反应器中进行，仍维持75℃等温操作，且处理量和所要求转化率相同，求所需反应器的管长。

反应器生产能力的比较

  某一级反应的速率常数k=1.0min^-1，若要求转化率为0.9．反应物料为液相，试对比连续釜式反应器和间歇釜式反应器的生产能力。若

  (1)间歇操作时每批辅助生产时间t'=0；

  (2)间歇操作时每批辅助生产时间t'=5min；

  (3)间歇操作时每批辅助生产时间t'=10min。

CSTR与PFR的比较

  某一级反应在一个全混釜中进行，(-r_A)=kc_A，k=0.38min^-1，若已知进料反应物浓度c_A0=0.3kmol/m³，体积流量υ₀=20L/min，要求出口转化率x_Af为0.7，试计算该反应器体积。若反应改在一平推流反应器中进行，反应器体积为多少?

多釜串联的计算

  一级不可逆反应A→P，在85℃时反应速率常数为3.45h^-1。今拟在一容积为10m³的釜式反应器中进行。若最终转化率为0.95，该反应器处理的物料量可达1.82m³/h。若用两个容积相同的串联釜时的总体积为多少?

不同釜数的比较

  应用串联全混流釜式反应器进行一级不可逆反应，假设各釜的容积和操作温度相同，已知在该温度下的速率常数为k=0.92h^-1，原料进料速率为υ₀=10m³/h，要求最终转化率为0.90，试计算当串联釜数N分布为1，2，3，4，5，10，50和100时的反应器总体积。如果应用间歇反应器操作，计算不考虑辅助生产时间条件下所需间歇釜的体积。

可逆反应的计算

  在全混流反应器中进行下列液相反应

  A+BR+S

  已知k₁=7.0m³/(kmol·min)，k₂=3.0m³/(kmol·min)，A和B体积流量均等于0.004m³/min，加入物料中A和B的浓度为2.8kmol/m³与1.6kmol/m³，且V_R=0.12m³，求B的转化率为多少?

CSTR中反应过程的计算

  氨和甲醛反应生成乙胺

  4NH₃+6HCHO→(CH₂)₆N₄+6H₂O

  (A)  (B)  (P)   (S)

  在有挡板的连续搅拌釜中进行反应，反应器体积为490cm³，搅拌转速为1800r/min，以保证达到完全混合，研究的速率方程为

  k=1.42×10³e^-3090/T

  氨的浓度为4.06mol/L，甲醛的浓度为6.32mol/L，流量各为1.50cm³/s，反应温度为36℃，求反应器出口浓度c_Af和c_Bf。

组合反应器计算

  在四个串联反应釜中进行醋酐水解反应，反应系一级，各釜温度和速率常数如下：

  各釜体积均为800L，进料醋酐浓度c_A0=4.5mol/L，进料流量为100L/min，求：

  (1)各釜出口浓度为多少?

  (2)如果各釜都保持在15℃下操作，达到上述四釜串联同样的出口浓度，如用800L的反应釜需几个?

循环反应器计算

  某液相反应在体积为V_R的搅拌釜中进行，反应为一级不可逆反应，速率常数为k，进料流率为υ，可计算出反应物的转化率为x_A。

  (1)如果将出口物料的一半循环，相应新鲜的进料体积也减少1/2，则产物流的转化率有何变化?产物生成速率又有什么变化?

  (2)如出口物料流的一半循环，而进口新鲜物料的体积流量υ不变，则对转化率和产物生成速率有什么影响?