题目
对于一级不可逆反应,相较于一个全混流反应器,多个全混流反应器串联,可大幅度提高反应的转化率。A. 正确B. 错误
对于一级不可逆反应,相较于一个全混流反应器,多个全混流反应器串联,可大幅度提高反应的转化率。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查对全混流反应器(CSTR)串联操作在一级不可逆反应中的转化率影响的理解。
解题核心思路:
对于一级不可逆反应,串联多个CSTR时,每个反应器的转化率相乘,总转化率随反应器数量增加而显著提高。关键点在于串联操作下,每个反应器进一步消耗剩余反应物,且不可逆反应不会出现逆过程,因此转化率累积叠加。
破题关键:
- 明确一级反应速率方程与CSTR转化率公式。
- 理解串联反应器的总转化率计算方式(乘积关系)。
- 通过数学推导验证串联数量与转化率的定量关系。
对于一级不可逆反应 $A \xrightarrow{k} B$,单个CSTR的无因次转化率为:
$\alpha = 1 - e^{-\tau}, \quad \tau = \frac{kV}{F_A}$
其中 $\tau$ 为无因次空间时间,$V$ 为反应器体积,$F_A$ 为进料流量。
串联多个CSTR时,每个反应器的转化率相乘。例如,串联 $n$ 个相同CSTR,总转化率为:
$\alpha_{\text{总}} = 1 - e^{-n\tau}$
对比单个CSTR:
- 当 $\tau$ 固定时,串联 $n$ 个反应器的总转化率远高于单个反应器。
- 例如,若 $\tau = 1$,单个反应器转化率 $\alpha = 1 - e^{-1} \approx 63.2\%$,而串联3个反应器时 $\alpha_{\text{总}} = 1 - e^{-3} \approx 95.0\%$,提升显著。
结论:串联多个CSTR能大幅度提高转化率,因此题目描述正确。