题目
拟设计一等温反应器进行下列液相反应：+Barrow R,(r)_(R)=(k)_(1)(C)_(A)(C)_(B)-|||-arrow S,(r)_(s)=(k)_(2)(C)_(A)^2目的产物为R，且R与B极难分离。试问： （1）在原料配比上有何要求？ （2）若采用活塞流反应器，应采用什么样的加料方式？ （3）如用间歇反应器，又应采用什么样的加料方式？
拟设计一等温反应器进行下列液相反应：
目的产物为R，且R与B极难分离。试问： （1）在原料配比上有何要求？ （2）若采用活塞流反应器，应采用什么样的加料方式？ （3）如用间歇反应器，又应采用什么样的加料方式？
题目解答
答案
对于复合反应，选择的原则主要是使目的产物R的最终收率或选择性最大，根据动力学特征，其瞬时选择性为：
解析
步骤 1：分析反应动力学
根据题目给出的反应动力学方程，$A+B\rightarrow R$ 的反应速率 ${r}_{R}={k}_{1}{C}_{A}{C}_{B}$，$2A\rightarrow S$ 的反应速率 ${r}_{S}={k}_{2}{C}_{A}^{2}$。其中，${k}_{1}$ 和 ${k}_{2}$ 分别是两个反应的速率常数，${C}_{A}$ 和 ${C}_{B}$ 分别是反应物 A 和 B 的浓度。
步骤 2：确定原料配比要求
为了使目的产物 R 的最终收率或选择性最大，需要使副产物 S 的生成量最小。根据反应速率方程，副产物 S 的生成速率与 A 的浓度的平方成正比，而目的产物 R 的生成速率与 A 和 B 的浓度的乘积成正比。因此，为了减少副产物 S 的生成，需要尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。由于 R 与 B 极难分离，所以 B 的浓度不能太高，以免影响 R 的分离。因此，原料配比应尽量接近 $A+B\rightarrow R$ 的化学计量比，同时使 B 的浓度尽量高。
步骤 3：确定活塞流反应器的加料方式
在活塞流反应器中，为了减少副产物 S 的生成，应尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。因此，可以采用分段加料的方式，即 A 组分沿轴向侧线分段进料，而 B 则在入口处进料。这样可以使得 A 的浓度在反应过程中逐渐降低，从而减少副产物 S 的生成。
步骤 4：确定间歇反应器的加料方式
在间歇反应器中，为了减少副产物 S 的生成，应尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。因此，可以采用 B 一次全部加入，然后慢慢加入 A 组分的方式。这样可以使得 A 的浓度在反应过程中逐渐降低，从而减少副产物 S 的生成。
根据题目给出的反应动力学方程，$A+B\rightarrow R$ 的反应速率 ${r}_{R}={k}_{1}{C}_{A}{C}_{B}$，$2A\rightarrow S$ 的反应速率 ${r}_{S}={k}_{2}{C}_{A}^{2}$。其中，${k}_{1}$ 和 ${k}_{2}$ 分别是两个反应的速率常数，${C}_{A}$ 和 ${C}_{B}$ 分别是反应物 A 和 B 的浓度。
步骤 2：确定原料配比要求
为了使目的产物 R 的最终收率或选择性最大，需要使副产物 S 的生成量最小。根据反应速率方程，副产物 S 的生成速率与 A 的浓度的平方成正比，而目的产物 R 的生成速率与 A 和 B 的浓度的乘积成正比。因此，为了减少副产物 S 的生成，需要尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。由于 R 与 B 极难分离，所以 B 的浓度不能太高，以免影响 R 的分离。因此，原料配比应尽量接近 $A+B\rightarrow R$ 的化学计量比，同时使 B 的浓度尽量高。
步骤 3：确定活塞流反应器的加料方式
在活塞流反应器中，为了减少副产物 S 的生成，应尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。因此，可以采用分段加料的方式，即 A 组分沿轴向侧线分段进料，而 B 则在入口处进料。这样可以使得 A 的浓度在反应过程中逐渐降低，从而减少副产物 S 的生成。
步骤 4：确定间歇反应器的加料方式
在间歇反应器中，为了减少副产物 S 的生成，应尽量减少 A 的浓度，同时保持 B 的浓度较高。因此，可以采用 B 一次全部加入，然后慢慢加入 A 组分的方式。这样可以使得 A 的浓度在反应过程中逐渐降低，从而减少副产物 S 的生成。