2.反应时间的优化(以生产费用最低优化目标)单位质量产品的总费用:at+aoto+afVRCRdAdcR[Cr-(at+aoto+a,dtVRCRdtdCRSdAr=0dtdtt+(aoto+a)/a将Cr~t 代入上式后,可求出最优反应时间
2. 反应时间的优化 (以生产费用最低优化目标) 0 0 R f T R at a t a A V C 0 T dA dt R R 0 0 ( )/ f dC C dt t a t a a 将CR~ t 代入上式后,可求出最优反应时间。 R 2 R 0 0 1 [ ( ) ] T f R R dA dC C at a t a dt V C dt 单位质量产品的总费用:
SdcROptimaltimedtt+(aot+a,)/a(ao totay)
( a0 t0+af ) CR~ t topt Optimal time t CR R R 0 0 ( )/ f dC C dt t a t a a
3.配料比对反应A十B一一→P十S,如动力学方程头(rA)v-kcACB。在工业上,为了使价格较高的或在后续工序中较难分离的组分A的残余浓度尽可能低也为了缩短反应时间,常采用B过量的操作方法定义配料比为:m=CBo/cAo,则有Cβ = CBo -(CAo -CA) = CA +(m-1)CAO代入动力学方程(r)v = -dc^ / dt = kca[cs +(m-1)c40积分可得(m -1)c40 +C4m-x(3-17)04m(1-x)m-1m-1mCA28
28 3. 配料比 对反应A+B P+S,如动力学方程为 (rA)V=kcAcB。在工业上,为了使价格较高的或在后 续工序中较难分离的组分A的残余浓度尽可能低, 也为了缩短反应时间,常采用B过量的操作方法。 定义配料比为:m=cB0 /cA0,则有 0 0 0 ( ) ( 1) B B A A A A c c c c c m c 0 ( ) / [ ( 1) ] A V A A A A r dc dt kc c m c 代入动力学方程 积分可得 0 0 1 ( 1) 1 ln ln 1 1 (1 ) A A A A A A m c c m x c kt m mc m m x (3-17)
mm-xA或写成In(317)Rm(1- xA)m-1以量纲为1的反应时间cBokt为纵坐标,转化率x为横坐标,配料比m为参变量,画成图3一5。由图可见,当要求A的转化率较高时,配料比的影响更加明显,提高配料比可缩短反应时间,需付出的代价是:1.降低反应器的容积利用率;2.增加组分B的回收费用,所以这也是一个需优化的参数2
29 0 ln 1 (1 ) A B A m m x c kt m m x 或写成 以量纲为1 的反应时间cB0kt为纵坐标,转化率xA为横坐 标,配料比m为参变量,画成图3-5。由图可见,当要求A 的转化率较高时,配料比的影响更加明显,提高配料比可缩 短反应时间,需付出的代价是: 1. 降低反应器的容积利用率; 2. 增加组分B的回收费用,所以这也是一个需优化的参数。 (3-17)
4.反应温度对于间歇釜式反应器,可以在反应时间的不同阶段,反应物系处于不同组成时,调整反应温度一般说来,高转化率时,反应物的浓度减少,反应速率也随之减少,可以通过提高反应温度,促进反应速率常数增大而增加反应速率如间歇釜式反应器中的硝化反应,在反应前期温度为40~45℃:反应中期,温度为60℃:而反应后期,温度提高到70℃。30
30 4. 反应温度 对于间歇釜式反应器,可以在反应时间的不同 阶段,反应物系处于不同组成时,调整反应温度。 一般说来,高转化率时,反应物的浓度减少,反应 速率也随之减少,可以通过提高反应温度,促进反 应速率常数增大而增加反应速率。 如间歇釜式反应器中的硝化反应,在反应前期, 温度为40~45℃;反应中期,温度为60℃;而反应 后期,温度提高到70℃