在攪拌良好的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行連續(xù)操作,可近似地看成是理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器。它可以單實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜操作,也可以多實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜串聯(lián)操作—多段連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器。由于連續(xù)操作,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,易于自動控制,節(jié)省勞動力,比較適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi),物料達(dá)到了完全的混合,溫度、濃度、反應(yīng)速率等處處均一,不隨時間改變,并與出料的濃度、溫度相同。由于這一特點(diǎn),新鮮原料一進(jìn)人反應(yīng)器,瞬間之內(nèi)即與實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜內(nèi)物料完全混合,反應(yīng)物濃度立即被稀釋至出料時的濃度,整個化學(xué)過程都在較低的反應(yīng)物濃度下進(jìn)行。與理想管式流動反應(yīng)器相比,相同溫度下進(jìn)行相同的反應(yīng),達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率時,理想管式流動反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度是由高到低逐漸變化的,反應(yīng)速率也由大逐漸變小,出口處反應(yīng)速率。而理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)整個反應(yīng)過程的反應(yīng)速率不變,都與理想管式流動反應(yīng)器出口處反應(yīng)速度相同。由此清楚看出,為完成同樣的反應(yīng),達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率,理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器需要的反應(yīng)時間大于理想管式流動反應(yīng)器的反應(yīng)時間,或者說,為完成相同產(chǎn)量,理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器所需體積大于理想管式流動反應(yīng)器所需體積。
連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器采用多段串聯(lián)操作,可以對上述缺點(diǎn)有所克服。例如一個體積為VR的理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器,以三個體積各為VR/3的理想實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器串聯(lián)操作代替之,當(dāng)二者的反應(yīng)物初始濃度、終了濃度和反應(yīng)溫度相同時,多段連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)只有第三臺的反應(yīng)物濃度CA3與原來體積為VR的連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)的濃度CAF相同,而其余二臺的濃度均較之為高,
由此可見,以三段串聯(lián)操作,較單段操作時反應(yīng)速度可以加快,因而完成同樣的反應(yīng),體積相同時,三段串聯(lián)操作處理量可能增加,反之,如果處理量相同,三段串聯(lián)操作反應(yīng)器的體積可以減小。也可推知,串聯(lián)的段數(shù)越多,反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化越接近理想管式流動反應(yīng)器。當(dāng)段數(shù)為無窮多時,多段理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)的濃度變化與理想管式流動反應(yīng)器內(nèi)相同,為完成相同的任務(wù),二者所需的體積相等。但隨著段數(shù)的增多而造成設(shè)備投資和操作費(fèi)用的增加將超過因反應(yīng)器總體積減小而節(jié)省的費(fèi)用,因此,實(shí)際采用的段一般不超過四段。
理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi),物料達(dá)到了完全的混合,溫度、濃度、反應(yīng)速率等處處均一,不隨時間改變,并與出料的濃度、溫度相同。由于這一特點(diǎn),新鮮原料一進(jìn)人反應(yīng)器,瞬間之內(nèi)即與實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜內(nèi)物料完全混合,反應(yīng)物濃度立即被稀釋至出料時的濃度,整個化學(xué)過程都在較低的反應(yīng)物濃度下進(jìn)行。與理想管式流動反應(yīng)器相比,相同溫度下進(jìn)行相同的反應(yīng),達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率時,理想管式流動反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度是由高到低逐漸變化的,反應(yīng)速率也由大逐漸變小,出口處反應(yīng)速率。而理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)整個反應(yīng)過程的反應(yīng)速率不變,都與理想管式流動反應(yīng)器出口處反應(yīng)速度相同。由此清楚看出,為完成同樣的反應(yīng),達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率,理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器需要的反應(yīng)時間大于理想管式流動反應(yīng)器的反應(yīng)時間,或者說,為完成相同產(chǎn)量,理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器所需體積大于理想管式流動反應(yīng)器所需體積。
連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器采用多段串聯(lián)操作,可以對上述缺點(diǎn)有所克服。例如一個體積為VR的理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器,以三個體積各為VR/3的理想實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器串聯(lián)操作代替之,當(dāng)二者的反應(yīng)物初始濃度、終了濃度和反應(yīng)溫度相同時,多段連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)只有第三臺的反應(yīng)物濃度CA3與原來體積為VR的連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)的濃度CAF相同,而其余二臺的濃度均較之為高,
由此可見,以三段串聯(lián)操作,較單段操作時反應(yīng)速度可以加快,因而完成同樣的反應(yīng),體積相同時,三段串聯(lián)操作處理量可能增加,反之,如果處理量相同,三段串聯(lián)操作反應(yīng)器的體積可以減小。也可推知,串聯(lián)的段數(shù)越多,反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化越接近理想管式流動反應(yīng)器。當(dāng)段數(shù)為無窮多時,多段理想連續(xù)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜式反應(yīng)器內(nèi)的濃度變化與理想管式流動反應(yīng)器內(nèi)相同,為完成相同的任務(wù),二者所需的體積相等。但隨著段數(shù)的增多而造成設(shè)備投資和操作費(fèi)用的增加將超過因反應(yīng)器總體積減小而節(jié)省的費(fèi)用,因此,實(shí)際采用的段一般不超過四段。