华东理工大学化学反应工程（本）ppt课件.ppt

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1、《化学反应工程》阶段辅导（2）连续流动釜式反应器的特点，可归结为：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。(3)反应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。CSTR特点连续流动釜式反应器(CSTR)CSTR的基本运算基本方程（等温等容）进入=流出+反应掉+积累空时PFR中集中参数—代数式分布参数—取微元积分需记忆积分结果由基本方程导出图解法比较xA越大，相差越大n=1n=2n越大，相差越大管

2、式循环反应器特征：循环反应器形式上是一个管式反应器，只是把反应器出口流中一部分循环返回到反应器的进口。表征循环反应器特性的一个重要参数是循环比R，它是表示循环物料的流量与离开反应系统的流量之比：循环比循环反应器计算对小系统，是PFR：对大系统：所以：返混的分析讨论⑴返混是连续化过程的伴生结果BatchReactorCSTR返混—重要的工程因素⑵返混与反应器型式无关，与操作方式有关。间歇反应釜连续CSTR管式PFR循环管式反应器理想，无返混存在返混⑶返混的起因a.空间上的反向流动（狭义）如搅拌造成的主体流动、对流、分子扩散、涡流扩散

3、等；b.不均匀的速度分布（广义）如管内层流流动时的抛物线速度分布（湍流流动速度分布比层流均匀，但仍有不均匀性）、反应器中的死区、沟流、短路都会造成严重的速度分布不均匀。狭义返混专指前者，广义返混则包括后者。两者的共同点是都会造成停留时间不同的物料之间的混合。⑷返混的结果a.反应物浓度降低，产物浓度升高—浓度均匀化b.造成反应器内停留时间分布（下一章）若n=1，xA=0.99，r/r0=1/100n=2，xA=0.99，r/r0=1/10000低浓度，低反应速率存在分布返混反应物浓度普遍下降产物浓度普遍上升反应速率反应选择性⑹返混对

4、反应结果的影响返混改变了理想反应器中的浓度分布→集中参数工程因素动力学因素反应工程理论思维方法⑸混合与返混间歇—同样经历（相同性质、相同浓度）的物料之间的混合连续—不同经历（不同性质、不同浓度）的物料之间的混合是不同时刻进入反应器的物料之间的混合，称为返混返混反应物浓度CA↓产物浓度CP↑反应结果简单-rA↓不利可逆-rA↓不利低xA-rA↑有利自催化中xA-rA~相当高xA-rA↓不利n1>n2β↓不利平行n1

5、工程因素与尺寸有关小试PFR→中试（流动状态和返混程度的变化）浓度效应→决定返混的利弊⑼返混程度由冷模试验确定方法：停留时间分布的测定设备：大型冷模装置—模拟物料，大设备⑽改善措施有利—强化（搅拌、循环操作…）不利—限制（横向分割、纵向分割）或填料多孔板空塔⑾多釜串联反应器…123N含义：同时进入反应器的物料，在出口流体中停留时间介于t→t+dt之间的物料所占总物料的百分率（分率）应为停留时间分布密度函数归一性—停留时间分布密度函数响应示踪停留时间分布函数—停留时间分布函数含义：同时进入反应器的物料，在出口流体中停留时间小于t的物

6、料所占总物料的百分率（分率）。RTD的数字特征数学期望—物料的平均停留时间对PFR、CSTR，等容时，方差—意义：RTD对的偏离程度有偏离无偏离若表示以为时标时的方差，则根据定义：可以推知，对平推流反应器，对全混流反应器，，对于一般流型反应器，，当接近于零时，可作平推流处理；接近于1时，可作全混流处理。对比时间（无因次时间）PFR的停留时间分布：CSTR中的停留时间分布0.632连续流动反应器中的考察方法：均相-反应器固相-反应物料考察对象→考察方法CSTR连续均相微团之间完全混合CSTR连续液液非均相微团之间部分混合只能判断不能

7、计算反应器操作方式相态混合状态返混程度处理方法CSTR连续固相微团之间完全不混可以计算固相加工反应的计算滴际混合对反应的影响浓度参数的分布性对反应影响函数平均值参数平均值的函数值C1C2液滴n>1,上凹，混合不利n=1,线性，无影响n<1,下凹，混合有利C1C2停留时间分布的应用⑴判断返混程度的大小⑵固相、凝聚态计算对平推流反应器，对全混流反应器，，对于一般流型反应器，，当接近于零时，可作平推流处理；接近于1时，可作全混流处理⑶流型判断存在死区拖尾A.死区——反应器中流体流动极慢以至于几乎不流动的区域，也称滞留区。多峰响应循环流B

8、.管式反应器等的外循环和釜式反应器、流化床等的内循环双峰现象沟流与短路C.在固定床反应器、填料塔和滴流床反应器中，由于催化剂装填不均匀，D.不均匀的速度分布层流反应器内的速度分布呈现抛物线分布，其停留时间分布密度函数为：层流反应器⑷确定反应器的模型