在攪拌良好的實(shí)驗室反應釜式反應器內進(jìn)行連續操作,可近似地看成是理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器。它可以單實(shí)驗室反應釜操作,也可以多實(shí)驗室反應釜串聯(lián)操作—多段連續實(shí)驗室反應釜式反應器。由于連續操作,產(chǎn)品質(zhì)量穩定,易于自動(dòng)控制,節省勞動(dòng)力,比較適合于大規模生產(chǎn)。
理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內,物料達到了完全的混合,溫度、濃度、反應速率等處處均一,不隨時(shí)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)人反應器,瞬間之內即與實(shí)驗室反應釜內物料完全混合,反應物濃度立即被稀釋至出料時(shí)的濃度,整個(gè)化學(xué)過(guò)程都在較低的反應物濃度下進(jìn)行。與理想管式流動(dòng)反應器相比,相同溫度下進(jìn)行相同的反應,達到同樣轉化率時(shí),理想管式流動(dòng)反應器內反應物濃度是由高到低逐漸變化的,反應速率也由大逐漸變小,出口處反應速率。而理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內整個(gè)反應過(guò)程的反應速率不變,都與理想管式流動(dòng)反應器出口處反應速度相同。由此清楚看出,為完成同樣的反應,達到相同的轉化率,理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器需要的反應時(shí)間大于理想管式流動(dòng)反應器的反應時(shí)間,或者說(shuō),為完成相同產(chǎn)量,理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器所需體積大于理想管式流動(dòng)反應器所需體積。
連續實(shí)驗室反應釜式反應器采用多段串聯(lián)操作,可以對上述缺點(diǎn)有所克服。例如一個(gè)體積為VR的理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器,以三個(gè)體積各為VR/3的理想實(shí)驗室反應釜式反應器串聯(lián)操作代替之,當二者的反應物初始濃度、終了濃度和反應溫度相同時(shí),多段連續實(shí)驗室反應釜式反應器內只有第三臺的反應物濃度CA3與原來(lái)體積為VR的連續實(shí)驗室反應釜式反應器內的濃度CAF相同,而其余二臺的濃度均較之為高,
由此可見(jiàn),以三段串聯(lián)操作,較單段操作時(shí)反應速度可以加快,因而完成同樣的反應,體積相同時(shí),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)操作反應器的體積可以減小。也可推知,串聯(lián)的段數越多,反應器內反應物濃度的變化越接近理想管式流動(dòng)反應器。當段數為無(wú)窮多時(shí),多段理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內的濃度變化與理想管式流動(dòng)反應器內相同,為完成相同的任務(wù),二者所需的體積相等。但隨著(zhù)段數的增多而造成設備投資和操作費用的增加將超過(guò)因反應器總體積減小而節省的費用,因此,實(shí)際采用的段一般不超過(guò)四段。
理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內,物料達到了完全的混合,溫度、濃度、反應速率等處處均一,不隨時(shí)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)人反應器,瞬間之內即與實(shí)驗室反應釜內物料完全混合,反應物濃度立即被稀釋至出料時(shí)的濃度,整個(gè)化學(xué)過(guò)程都在較低的反應物濃度下進(jìn)行。與理想管式流動(dòng)反應器相比,相同溫度下進(jìn)行相同的反應,達到同樣轉化率時(shí),理想管式流動(dòng)反應器內反應物濃度是由高到低逐漸變化的,反應速率也由大逐漸變小,出口處反應速率。而理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內整個(gè)反應過(guò)程的反應速率不變,都與理想管式流動(dòng)反應器出口處反應速度相同。由此清楚看出,為完成同樣的反應,達到相同的轉化率,理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器需要的反應時(shí)間大于理想管式流動(dòng)反應器的反應時(shí)間,或者說(shuō),為完成相同產(chǎn)量,理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器所需體積大于理想管式流動(dòng)反應器所需體積。
連續實(shí)驗室反應釜式反應器采用多段串聯(lián)操作,可以對上述缺點(diǎn)有所克服。例如一個(gè)體積為VR的理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器,以三個(gè)體積各為VR/3的理想實(shí)驗室反應釜式反應器串聯(lián)操作代替之,當二者的反應物初始濃度、終了濃度和反應溫度相同時(shí),多段連續實(shí)驗室反應釜式反應器內只有第三臺的反應物濃度CA3與原來(lái)體積為VR的連續實(shí)驗室反應釜式反應器內的濃度CAF相同,而其余二臺的濃度均較之為高,
由此可見(jiàn),以三段串聯(lián)操作,較單段操作時(shí)反應速度可以加快,因而完成同樣的反應,體積相同時(shí),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)操作反應器的體積可以減小。也可推知,串聯(lián)的段數越多,反應器內反應物濃度的變化越接近理想管式流動(dòng)反應器。當段數為無(wú)窮多時(shí),多段理想連續實(shí)驗室反應釜式反應器內的濃度變化與理想管式流動(dòng)反應器內相同,為完成相同的任務(wù),二者所需的體積相等。但隨著(zhù)段數的增多而造成設備投資和操作費用的增加將超過(guò)因反應器總體積減小而節省的費用,因此,實(shí)際采用的段一般不超過(guò)四段。