3釜式3.1-3.2.ppt

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1、化学反应工程ChemicalReactionEngineering3釜式反应器3.1釜式反应器的物料衡算式设:N个组分，进行M个均相反应，关键组分数为K。取整个反应体积Vr作为控制体积。对i物料衡算：i的进入量=i的排出量+i的反应量+器内i的累积量Ri关键组分的转化速率和生成速率——物料衡算式3.2等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）结构与操作特点操作周期加料—反应—出料—清洗特点：物料的温度和浓度等操作参数可随时间而变，不随空间位置而变，所有物料质点在反应器内经历相同的反应时间优点：通用性、灵活性、适用范围广。缺点：产量小、质量不稳。BatchStir

2、redTankReactor1.反应时间t可用于均相、多相，等温或非等温过程。——间歇釜基本设计方程一反应时间及反应体积的计算对恒容过程使反应物达到一定转化率所需反应时间的计算式a数值积分一级反应二级反应间歇釜中各级反应的结果反应速率级数rA=kCA一级反应rA=kCA2二级反应结果剖析一级反应：（1）k的因次为时间的倒数；XA定时，k↑t↓（2）t仅与xA有关，与cA0无关。二级反应：（1）k的因次为cA0t因次的倒数；XA定时，k↑t↓（2）xA一定时，提高cA0可提高产量，又可缩短t。b图解积分t与rA有关，与Vr无关Vr与Q0有关，2反应体积式中：

3、Q0—单位时间内处理的反应物料的体积（由生产任务决定）实际操作时间=反应时间(t)+辅助时间(t0)反应体积VR是指反应物料在反应器中所占的体积，称反应器的有效容积。3.实际反应器的体积：式中：f—装料系数f=0.4～0.85对于沸腾或易起泡沫的液体物料：f=0.4～0.6对于不起泡或不沸腾的液体：f=0.7～0.854工程设计容积大小的选择高径比确定搅拌器传热装置材质重点：反应时间及反应体积的计算1.反应时间t二级反应一级反应小结2.间歇反应器的反应体积：Vr=Q0(t+t0)3.实际反应器的体积：V=Vr/f式中：f—装料系数Q0—单位时间内处理的反应

4、物料的体积例1.某厂生产醇酸树脂是使已二酸（A）和已二醇(B)以等摩尔比在70℃进行缩聚反应而得。rA=kcA2，k=1.97L·kmol-1·min-1。若已二酸的初始浓度cA,0=0.004kmol·L-1，求已二酸的转化率分别为0.5,0.6,0.8,0.9所需反应时间为多少？若每天处理2400kg已二酸，已二酸的转化率为80％，每批操作的辅助时间t0=1h，试计算反应器的体积。(反应釜个数取1，装料系数取0.75。)解：(1)二级反应XA=0.5XA=0.6t=3.18(h)XA=0.8t=8.50(h)XA=0.9t=19.0(h)(2)计算反应

5、器的体积=508min=8.5hMA=146kg·kmol-1=0.684kmol·h-1FA,0==171L·h-1Vr=Q0(t+t0)=171×(8.5+1)=1630L=1.63m3=2.17m3。二、最优反应时间当反应时间t↑时，CA↓、rA↓，nR↑但按单位操作时间计算的产品产量不一定↑。以最大生产速度为目标以生产费用最低为目标，设单位时间的反应操作费用为a、辅助操作费用为a0，固定费用af。重点：反应时间及反应体积的计算1.反应时间t二级反应一级反应小结2.间歇反应器的反应体积：Vr=Q0(t+t0)3.实际反应器的体积：V=Vr/f式中：f

6、—装料系数Q0—单位时间内处理的反应物料的体积