题目

2. 在四段绝热式固定床反应器中进行 n 级不可逆反应 , 各段的催化剂量相同 , 且控制进入各段的反应物料温度相等. 若 n>0, 试问(1)哪一段的净转化率最大 ?哪一段最小 ?(2)若段间采用冷激方法进行降温 , 试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪处需加入的冷激剂量多?为什么 ?

题目解答

答案

解 :(1) 虽然各段进口温度相等, 在催化剂量相同的情况下, 净转化率也按1 至 4 段的顺序递减 , 第一段最大 , 第二段次之 ,第三段再次之，第四段最小.(2) 因第一段反应量大于第二段反应量, 所以 1-2 段间要取出的热量比2-3 段间要取出的热量大 , 因而 1-2 段间需要的冷激量也大于2-3 段间需要的冷激剂量.

解析

步骤 1：理解反应器的结构和反应特性
在四段绝热式固定床反应器中，反应是不可逆的，且反应级数n>0。这意味着反应速率随反应物浓度的增加而增加。各段的催化剂量相同，且进入各段的反应物料温度相等。

步骤 2：分析各段的净转化率
由于反应是不可逆的，且反应级数n>0，反应速率随反应物浓度的增加而增加。因此，第一段反应器中的反应物浓度最高，反应速率最快，净转化率最大。随着反应物浓度的降低，后续各段的净转化率依次递减。因此，第四段的净转化率最小。

步骤 3：分析冷激剂量的需要
由于第一段反应器中的反应速率最快，放出的热量最多，因此第一段与第二段之间需要的冷激剂量最多。第二段反应器中的反应速率次之，放出的热量次之，因此第二段与第三段之间需要的冷激剂量次之。