结构推理
有一自催化液相反应A→P，其速率方程为，反应温度下，，每小时处理的原料，其中A占99％（），其余为P。要求最终转化率为90％。
（1）为使所需反应体积最小，采用何种形式的反应器好？并算出你选用的反应体积；
（2）如果采用循环反应器，请你确定最佳循环比及反应体积。
当循环比时，反应体积又是多少？
当循环比时，反应体积为多少？
【正确答案】解：（1）从自催化反应动力学特性可知，速率随的变化存在极大值，令：
所以，
其最大速率：
故采用两个串联可使反应体积最小，如图示，以极值处为两器的分界线。
所需最小体积：
（2）如采用循环反应器，如图示：
其基本设计式：
(A)
式中，为求最佳循环比，令：
， （B）
又因为，，所以
（C）
将（C）式代入（B）式整理得：
即：
积分化简后得：
（D）
将 代入（D）式，整理得：
（E）
将代入（E）式化简得：
试差求得，即为最佳循环比。所以，对（A）式积分得时的反应体积：
（3）当循环比时，即CSTR，反应体积为：
（4）当循环比时，即为PFR，反应体积为：
【答案解析】