题目
对于反应级数n<0的反应,为降低反应器容积,应选用____________反应器为宜。
对于反应级数n<0的反应,为降低反应器容积,应选用____________反应器为宜。
题目解答
答案
全混流(或完全混合)
解析
考查要点:本题主要考查不同反应器类型(平推流反应器与全混流反应器)在不同反应级数下的容积比较,重点在于理解反应级数对反应速率的影响及反应器浓度分布特点。
解题核心思路:
- 反应级数n的含义:反应级数n决定了反应速率与浓度的关系。当n<0时,反应速率随浓度降低而加快。
- 反应器浓度分布特点:
- 平推流反应器(PFR):浓度从入口到出口逐渐降低,存在较大的浓度梯度。
- 全混流反应器(CMR/CSTR):流体完全混合,出口浓度等于反应器内平均浓度,浓度梯度小。
- 容积比较:对于n<0的反应,全混流反应器因平均浓度较低,反应速率更高,所需容积更小。
破题关键点:
- 反应级数与反应速率的关系:n<0时,低浓度更有利于加快反应。
- 反应器效率:全混流反应器通过维持较低的平均浓度,提高反应效率,从而减小容积需求。
对于反应级数$n<0$的反应,反应速率随浓度降低而加快。此时,选择反应器类型需考虑以下两点:
-
平推流反应器(PFR)的局限性:
- PFR中浓度从高到低线性变化,初始高浓度导致反应速率较低,后续浓度降低使速率加快。
- 由于浓度梯度大,达到目标转化率需要较大的容积。
-
全混流反应器(CMR)的优势:
- CMR中流体完全混合,出口浓度等于平均浓度,始终保持较低浓度。
- 低浓度下反应速率更高,可在较小容积内实现相同转化率。
结论:当$n<0$时,全混流反应器通过维持较低的平均浓度,显著提高反应效率,从而降低所需容积。