1.2.5 反应器的组合操作单个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同）提高反应深度。单个反应器并联操作（一般为相同的操作条件、相同的结构尺寸）增大处理能力。（一）全混釜的串、并联C A0V 1C A1C A2C A3V 2V 3CAOCA1CA2CA3串联釜数越多，反应器内 CA 变化越接近平推流反应器。但随段数增多而造成设备投资和操作费用增加将超过因反应器总体积减少而节省的费用。一般不超过四釜。N计算： V i=V/N或V=Vii 1v o=v o1=v 02=v 03=v oi =vOnNii1其中：第 i 釜V i=FAOxAixA (i 1)FAO =CAO vo(r A ) i注： CA=C AO (1 xA)CA(i-1) =CAO CAO xA(i-1)CAi =CAO CAO xAi相减ViC AOxAixA (i 1)CA( i 1)CAi所以： i( rA ) i( rA )ivO上式可计算达一定xA 所需釜数，或各釜反应器体积及转化率。例： (-rA )=k C An第一釜：一级不可逆反应V1二级不可逆反应V1第 N 釜： 一级不可逆反应 VN二级不可逆反应 VNxA1vO k (1x A1 )xA1kCAO (1xA1 ) 2vOxANxA(n 1)k (1xAN )vOx ANxA ( N 1)kC AO (1 x AN ) 2VvO全混釜的并联：生产能力提高一倍。注：为了说明反应器组合（图 1-10）的情况，下面以一级不可逆反应为例，探讨平推流反应器与全混流反应器按不同方式进行组合的情形。(c)(b)(a)(f)(e)(d)(g)图 1-10 反应器组合示意图两反应器温度相同，进料流量V 0，反应物浓度 CA0，且各反应器体积V R 均相同。(a)C AfC A0C A0（ 1 69）VR12k1kV0/2(b)C AfC A0C A0C A 0（ 170）1VR(1 kVR)2(1 k )2kV0V0kVRC A1C A0eV0C A0ek(c)C Af（1 70）VRVR1 k1k1kV0V0kVRkVRC A0 eV0C A0 ek(d)C AfC A1eV0VR（ 1 71）1k1 kV0VRke 2 k(e)CAfCA0eV0 /2C（ 1 72）A 0(f)CAfCA1e kC A0 e k e kCA 0e 2k（ 173）(g)C Af1 (C A0e 2 kC A0)（ 1 74）212k可见（ c）与（ d）等效，（e）与（ f）等效反应物出口浓度CAf ， (f)=(e)(d)=(c)(b)(a)转化率大小顺序相反。例题 3：等体积的活塞流与全混流反应器串联，在等温下进行二级不可逆反应，反应速率rA kCA2 ，k 1m3 /(min kmol ) ， CA0 1kmol / m3 ，活塞流与全混流反应器的接触时间均为1min。计算其最终转化率。解：（ 1）若活塞流反应器在前，全混流反应器在后，此时第一反应器出口C A10.5C A11 C A0 k第二反应器出口1 4C A1k1C Af0.366xAf 0.6342k（ 2）若全混流反应器在前，活塞流反应器在后，此时第一反应器出口1 4C A0k10.618C A12kC A1第二反应器出口 C Af0.3811C A1kxAf 0.619例题 4：等温二级不可逆液相反应(r A )kC A已知： 293K 时， k=10m3/kmol.CAO=0.2kmol/m3.Vo=2m3/h.VR1=VR2=2m3求：两个反应器串联操作时的最终转化率；比较四种组合结果。解： 两个平推流串联二级反应：VRVR1VR 2222 hVOVO2二级平推流：x A.kCAO (1x A )x Ak C AO1020.20.81k CAO1 1020.2k VRC AO102 0.2平推流： x AVO20.66711020.21 k VR C AOVO2VR2x AxA1全混釜：kC AO (1 x A ) 2VO2xA0.667解出x A(二次方程 )2100.2(1x A )20.771VR1x A1全混釜：kC AO (1x A1 )2VO2xA1解出 x A1 0.52100.2(1 xA1 ) 2VR2111)平推流：kC AO(x A1VO1xA12111)解出 x A0.752100.2(x A110.5全混釜：第一釜x A10.5 由得出VR2x AxA1xA0.5第二釜：kC AO (1 x A )2100.2(1xA ) 2VO解出： x A0.691比较：（ 0.8）（ 0.771）（ 0.75）（ 0.69）