第四章 理想流动反应器ppt课件.ppt

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1、第四章理想流动反应器§1反应器中流体的流动模型§2反应器设计的基本方程§3间歇釜式反应器设计§4理想混合反应器的设计§5理想置换反应器的设计§6化学反应器型式评选1一、流动反应器与间歇反应器的区别1.反应物系参数（T、C）变化状况不同间歇反应器：流动反应器：§1反应器中流体的流动模型22.质点流动状况不同间歇反应器：粒子在反应器内不流动粒子在反应器内反应时间相同流动反应器：粒子在反应器内流动粒子在反应器内停留时间:3二、连续流动反应器中流体的流动模型1.理想置换（活塞流、平推流）特点：垂直于物流方向

2、的任一截面上物系参数均匀2.理想混合（全混流）特点：反应器内各点处物系性质均匀，并与出口状态相同即：但:形成停留时间分布3、非理想流动：介于活塞流与全混流之间4介绍三个概念：⑴（物料粒子）年龄：存留在器内的粒子在器内已经停留的时间，即从进入到某一位置粒子已停留的时间⑵（物料粒子）寿命：物料粒子从进入反应器到离开反应器这一瞬间粒子在器内总共停留的时间5⑶返混（逆向混合）：不同年龄粒子之间的混合理想置换：不存在逆向混合(返混最小)理想混合：不同年龄的粒子在器内达到完全混合，(返混最大)非理想流动：返混程

3、度介于最大和最小之间6三、产生返混原因及对化学反应的影响1.返混产生原因⑴物料粒子与流体主体返混a.机械搅拌b.对流---质点相对运动c．分子扩散与涡流扩散⑵流体流速不均匀造成返混a.层流流动b.反应器死角c.沟流d.短路72.返混对化学反应的影响⑴逗留时间不同影响反应的转化率和选择性a.短路和沟流：使部分粒子的b.反应器死角：使部分粒子的，但却不能及时离开反应器，占据反应的有效空间，使其它粒子的8c.层流流动：靠近器壁处相当于死角反应器中心处相当于沟流d.返混使粒子在器内的，加剧副反应进行程度，影

4、响反应的选择性9(2)返混影响化学反应速率10结论：11§2反应器设计的基本方程一、连续方程（物料衡算式）（1）（2）（3）（4）121.间歇反应器：0=（3）+（4）没有物料的输入和输出2.流动反应器：（1）=（2）+（3）没有物料的累积3.单一反应：只需建立一个连续方程4.复合反应：需建立多个连续方程，方程个数=独立反应个数5.多相反应：需分别对各相作物衡算多一个物相，方程个数增加1倍13二、热量方程（热量衡算式）1.对变温反应器需建立热量方程2.无论反应器内进行的反应数目多少，只需建立一个热量

5、方程；3.反应热为所有化学反应热效应的代数和4.反应器内存在多相且各相温度不同时，需分别建立热量方程14三、动量方程（动量衡算式）1.间歇反应器：物料不流动，不存在动量变化2.流动反应器：动量衡算只考虑压力降和摩擦力当反应系统时，不建立动量方程15§3间歇釜式反应器设计一、等温间歇反应器的反应体积条件：161.单一反应的反应时间物料衡算：积分：172.平行反应的反应时间例：物料衡算：18A组分：（a）B组分：（b）19U组分：（c）积分条件（初始反应条件）：20积分（a）式：┖→得到：21代入（b）

6、式和（c）式积分得：22233.连串反应的反应时间例：物料衡算：24A组分：(a)B组分：(b)U组分:(c)25积分（a）式:┖→得到：26代入(b)、（c）式积分得：2728二、变温间歇反应器的反应体积条件：例:单一可逆反应反应时间：29热量衡算式：对绝热反应过程：得到：3031VR求取：代入积分3233§4理想混合反应器的设计一、单级理想混合反应器的反应体积1.单一反应物料衡算：342.复合反应物料衡算：对液相反应、稀气体反应：35二、多级理想混合反应器的设计1.多级理想混合反应

7、器串联操作的原因分析例：单一反应：①对正常动力学：结论：采用多级串联可使3637②对反常动力学：结论：采用单级最小38392.多级串联理想混合反应器的分析计算法对第P级作物料衡算：40(1)一级不可逆反应条件：4142(2)二级不可逆反应条件：则：解得：计算方法：逐级计算433.多级串联理想混合反应器的图解计算法以单一反应、等温等容反应为例:联立求解，其交点所对应的浓度即为CAP4445联立图解，交点所对应的转化率即为XAP4647§5理想置换反应器设计物料衡算：(以单一反应为例)48一、等温等容理

8、想置换反应器设计条件：491.n级不可逆反应50512.可逆反应52二、等温非等容理想置换反应器设计条件：53例：n级不可逆反应：54§6化学反应器评选（单一反应）一、简单反应器尺寸比较间歇反应器：理置反应器：理混反应器：55a.对具有正常动力学的反应：56b.对具有反常动力学的反应：57结论:a.间歇反应器与活塞流反应器具有相同性能特征但操作状况不同b.对具有正常动力学的反应，在相同工艺条件下达到相同，则，应选用活塞流反应器c.对具有反常动力学的反应，在相同工艺条件