题目
对于单一反应组分的平行反应,其瞬间收率随CA增大而单调增大,则最适合的反应器为()A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 多釜串联全混流反应器D. 全混流串接平推流反应器
对于单一反应组分的平行反应,其瞬间收率随CA增大而单调增大,则最适合的反应器为()
A. 平推流反应器
B. 全混流反应器
C. 多釜串联全混流反应器
D. 全混流串接平推流反应器
题目解答
答案
A. 平推流反应器
解析
考查要点:本题考察平行反应中不同反应器类型的性能比较,重点在于理解反应器特性对反应选择性的影响。
解题核心思路:
- 平行反应的特征:主反应与副反应竞争,需通过反应器设计优化主产物的选择性。
- 关键条件:瞬间收率随反应物浓度$C_A$增大而单调增大,说明高浓度有利于主反应。
- 反应器特性对比:平推流反应器(PFR)能保持浓度梯度,使高浓度区域优先促进主反应;全混流反应器(CSTR)因返混导致浓度均匀,可能降低主反应优势。
破题关键点:
- 平推流的优势:低返混,反应物浓度沿流动方向逐渐降低,可充分利用高浓度阶段的主反应选择性。
- 全混流的局限:浓度均匀化会削弱高浓度对主反应的促进作用。
对于单一反应组分的平行反应(如$A \xrightarrow{k_1} P$和$A \xrightarrow{k_2} Q$),假设主反应速率随$C_A$增大更快增长(如主反应为二级反应,副反应为一级反应),则:
-
平推流反应器(PFR):
- 物料单向流动,无返混,浓度梯度沿流动方向存在。
- 高浓度区域(反应初期)主反应占优,随着$C_A$降低,副反应影响逐渐显现。
- 整体效果:主产物收率更高,符合“瞬间收率随$C_A$增大而单调增大”的条件。
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全混流反应器(CSTR):
- 强返混导致反应器内浓度均匀,平均浓度较低。
- 无法充分利用高浓度阶段,主反应优势被削弱,副反应比例增加。
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多釜串联全混流:
- 通过多个CSTR串联近似PFR,但需较多釜且效率低于单一PFR。
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全混流串接平推流:
- 组合型反应器可能兼顾部分优点,但题目中平推流单独即可满足条件。
结论:平推流反应器最能发挥高浓度对主反应的促进作用,因此为最优选择。