9 第3章 理想流动均相反应器

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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间歇釜式反应器和全混流反应器的比较：对于反应级数n>0的反应:分批式：一次性投料，反应体系A的浓度由CA0逐渐降至CA(排料时A的浓度），反应速率随t减小;全混流CSTR：A的浓度由CA0瞬间降至反应器出口浓度CA，故全混流反应器一直在相当于出口浓度的低反应速率下进行，相当于图中B点速率下进行。多釜串联CSTR反应器的特点如果由几个串联的全混流反应器来进行原来由一个全混流反应器进行的反应，则除了最后一个反应器外，所有其它反应器都在比原来高的反应物浓度下进行反应，这势必减少了混合作用所产生的释

2、稀效应使过程的推动力得以提高。表现在：★若两者的起始和最终浓度及温度条件相同，则意味着生产强度可以得到提高（因平均反应速度提高了）；★如果多釜与单釜具有相同的生产能力和转化率，多釜串联的反应器总容积必定小于单釜。串联级数越多，所需体积愈小。3.2稳态全混流反应器五、复杂反应的多釜串联对单个反应釜，有：VccRA0Afvr0Af多釜串联时，对第i个反应釜，有：cc任意组分在第i釜的浓度变化ii-1iri任意组分在第釜的反应速率Af全混釜的瞬时选择性等于总选择性rcARiiARsSiircAiiAf3.2稳态全混流反

3、应器例3-6:在两个全混流反应器串联的系统中等温进行液相反应：3AB=6rckmol/mhAA232BR=kmol/mhrcRB加料中组分A的浓度为0.2kmol/m3,流量为4m3/h,要求A的最终转化率为90%，试问：（1）总反应体积的最小值是多少？（2）此时目的产物B的收率是多少？3.2稳态全混流反应器解：(1)vcx0A0A1vc0A0xA2xA1VVVRR1R2kc1A011xA1kc1A0xA2vxxx0A1A2A1k11xx1A1A2欲使总反应体积最小，有：dVR0dxA111

4、021xA11xA2将x.09代入上式，得：A2x0684.A13.2稳态全混流反应器总反应体积最小值：vxxx0A1A2A1VVVRR1R2k11xx1A1A240684.090684..610684..1094216216..63288m.3.2稳态全混流反应器(2)2=6rc2cBAB对第一个釜，有：cA1cA01xA10210684..00632.2r=037922.cB1BVccR1B1B01vr0B1144.cB124037922.cB12

5、072.cc01365.0B1B1c.01252B13.2稳态全混流反应器对第二个釜，有：cA2cA01xA202109..002.2r=0122.cB1BVccR2B2B12vr0B2144.c01252.B2240122.cB22072.cc01684.0B2B2c.01518B201518.Y.0759B02.3.2稳态全混流反应器六、全混流反应器的热量计算r(-H)VKAT-T()AfArRqWaCvTpv0若反应绝热进行，有：r(-H)VCvTAfArRpv0反应热r(-H)

6、VAfArRTCvpv03.2稳态全混流反应器r(-H)VAfArRTCvpv0vcxVr0A0AfRAfVcxRA0AfrvAf0cA0(-HAr)令cA0(-HAr)TxAfCCpvpvTx绝热温升Af3.3平推流管式反应器一、平推流管式反应器特征3.3平推流管式反应器速度分布不均匀产生径向或轴向混合为简化设计计算管长远大于管径平推流模型处于湍流状态3.3平推流管式反应器空管固定床式列管式3.3平推流管式反应器平推流反应器的特点1.连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数，不随时间而变化；2.径向速度均匀，径向

7、也不存在浓度分布；3.反应物料具有相同的停留时间。VR对于平推流反应器，可采用空时：v03.3平推流管式反应器二、一般设计计算方程0流入量=流出量+反应量+累积量vc(1x)vc(1xdx)rVd0A0A0A0AAAR3.3平推流管式反应器xAfdxAvc0A0ddxArVARVRvc0A00rAxAfdxAc或A00rAxAf1间歇反应器tcdxA0A0rA平推流反应器与间歇反应器的公式相同3.3平推流管式反应器1.k与xA的关系等温时k为常数2.v与xA的关系等分子反应？变分子反应？VcA0dc3.等容过程RAcA

8、0vrcAf0A3.3平推流管式反应器三、简单反应等温恒容过程xAfdxAc