10_第3章_理想流动均相反应器

《10_第3章_理想流动均相反应器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第3章理想流动均相反应器设计河北科技大学化学与制药工程学院张向京3.3平推流管式反应器四、简单反应变温过程工业实际中，没有一个反应器是绝对等温的物料衡算式浓度分布热量衡算式联立求解温度分布3.3平推流管式反应器在稳定状态时，有物料衡算：vc0A0ddxArVAR热量衡算：对象为dVR[物料带入热量]＝[物料带走热量]+[传向环境热量]+[反应热]rAHrdVRvC0pvdTK(TT)Slqcd2其中，dVR314.d/2dlS，3.14d上式经整理得：dTdxAvC0pvFA0HrK(TT)Sqcddll管式反应器轴向温度分布方程3.3平推流

2、管式反应器1）等温过程dAKTTSlq(c)drAHrdVRvcddxrV0A0AARvc0A0Hr则有ddAxAKTT()qcvc0A0Hr积分AxAfKTT()qc3.3平推流管式反应器2）绝热过程K(TT)S0qc热量衡算式简化为dTdxAvC0pvFA0Hrddll则有dTFHA0rddxxAAdlvCdldl0pvFHA0rcA0HrvCC0pvpv称为绝热温升，即为在绝热条件下组分A完全反应时物料的温升。3.3平推流管式反应器dTdxA若略去反应焓及定压热容随温度的变化，则绝热

3、温升为一定值。ddTxA积分得TT()xx0AA0当xA0=0,有TT0xA3.3平推流管式反应器例3-7：在绝热固定床催化反应器中进行二氧化硫氧化反应,入口温度为420℃,入口气体中SO2浓度为7%(mol);出口温度为590℃,出口气体中SO2含量为2.1%(mol),在催化剂床层内A,B,C三点进行测定.(1)测得A点的温度为620℃,你认为正确吗?为什么?(2)测得B点的转化率为80%,你认为正确吗?为什么?(3)测得C点的转化率为50%,经再三检验结果正确无误,估计一下C点的温度.3.3平推流管式反应器解:(1)绝热床内的温度是呈线性上升的,出口处温度

4、最高,床内任一点温度不可能高于出口温度,故620℃是不可能的.(2)出口处SO的转化率为(0.07-0.021)×100%/0.07=70%.2床层内部任一点处转化率不可能高于70%,故转化率为80%是不可能的.(3)△T=λ△x,590-420=λ×0.7Aλ=(590-420)/0.7=242.86故C点温度为:T=T0+λ△xA=420+242.86×0.5=541.4℃3.3平推流管式反应器五、复杂反应等温恒容过程kk12对于一级连串反应过程ARSrkcA1ArkckcR1A2RVccAfd对反应物A：RAvcA0kc01Ak1cceAA

5、03.3平推流管式反应器取任意微元对R作物料衡算：vc0RrVRddvc0RcR即：rVRdvc0dRrRddcRdcRrkckcR1A2RddcRkckc02R1Ad3.3平推流管式反应器cckA01ekk12eYckR1ekk12eRRkkckk21A021dYln(k/k)R021最佳空时opt全混流dkk21k2ckcA0最大出口浓度cc()1kk21Rfmax2RfmaxA01k/kk212k21kkkYY()121Rmax2最大收率maxk1k/k2123.3平推

6、流管式反应器1.xA,k2/k1相同时，BSTR和PFR比CSTR好2.k2/k1<<1,高转化率下差别较大3.k2/k1>>1,两种反应器差别较小3.4半间歇釜式反应器一、半间歇釜式反应器的特征适用情况：（1）要求严格控制器内A的浓度，防止因A过量而使副反应增加的情况；（2）只有在低浓度下才能进反应物B一次投入行的放热反应；A在反应过程中连续加入（3）A浓度低、B浓度高对反应有利的情况。3.4半间歇釜式反应器适用情况：（1）需严格控制A与B的浓度比例的情况；（2）A和B浓度较低对反应有利的情况。反应物A和B同时连续加入3.4半间歇釜式反应器适用情况：（1）要求A和B浓度均较高的

7、情况；（2）尤其适用于可逆反应。反应物A和B一次按比例投入反应器连续移出产物3.4半间歇釜式反应器二、半间歇釜式反应器的数学模型等温半间歇液相均相反应A+BRr=kccAABr=kcAA若B组分大量过剩设开始时向反应器中加入体积为VR0的反应物B；然后连续地输入浓度为cA0的反应物A，体积流量恒定为vA0；某一时刻时，反应器中液相反应物料的体积为VR；过程中不导出物料，则在时刻t时：VVvtRR0A03.4半间歇釜式反应器单位时间内对整个反应釜中的A作物料衡算：dVcRA