4 5 第三章 均相理想反应器 反应器的开发主要有两个任务： 1． 优化设计—反应器选型、定尺寸、确定操作条件。 2． 优化操作—根据实际操作情况，修正反应器的数学模型参数，优化操作条件。 最根本任务—最高的经济和社会效益。 3．1 反应器设计基础 3．1．1 反应器中流体的流动与混合 理想反应器的分类 对理想反应器（ideal reactor），主要讨论三种类型： 1． 间歇反应器(Batch Reactor—BR); 2． 平推流反应器(Plug /Piston Flow Reactor—PFR)； 3． 全 混 流 反应器(Continuously Stirred Tank Reactor —CSTR)。 返混(back mixing)—不同停留时间的粒子之间的混合; 混合(mixing)—不同空间位置的粒子之间的混合。 注意：返混≠混合！ 平推流—物料以均一流速向前推进。 特点是粒子在反应器中的停留时间相同，不存在返混。 T、P、Ci 随轴向位置变（齐头并进无返混，变化随轴不随径）。 4 6 全混流（理想混合）—物料进入反应器后能够达到瞬间的完全混合。 特点是反应器内各处的 T、P、Ci相同，物性不随反应器的位置变，返混达到最大。 平推流反应器、全混流反应器和间歇反应器的对比 平推流 全混流 间歇 停留时间 相同 不同 相同 物性随位置 变（轴向） 不变 不变 返混 无 最大 无 反应器 管式 搅拌釜 搅拌釜 3．1．2 反应器设计的基础方程 反应器的工艺设计包括两方面的内容： 1． 由给定生产任务和原料条件设计反应器； 2． 对已有的反应器进行较核，看达到质量要求时，产量是否能保证，或达到产量时，质量能否保证。 反应器设计的基础方程主要是： 1． 动力学方程； 2． 物料衡算方程； 3． 热量衡算方程； 4． 动量衡算方程。 4 7 一、 物料衡算方程 对反应器内选取的一个微元，在单位时间内，对物质 A 有： 进入量=排出量+反应消耗量+积累量 (3.1-1) 用符号表示： Fin Fou t Fr Fb 即： Fin=Fou t+Fr+Fb (3.1-2) 1． 对间操作，反应过程无进料和出料，即： Fin=Fou t=0 则： -Fr=Fb (3.1-4) 反应量等于负积累量。 2．对连续稳定操作，积累量为零，即：Fb=0 则 Fin=Fou t+Fr （3.1-6） 二、热量衡算方程 对反应器内选定的微元，单位时间内的热量变化有： 随物料流 － 随物料流 ＋ 与边界交 ＋ 反应热=积累热量 入的热量 出的热量 换的热量 符号： Qin Qou t Qu Qr Qb 入为正 放热为正 即： Q...
