反应工程课件第三章(1)VIP免费

第三章釜式及均相管式反应器第三章釜式及均相管式反应器3.13.1间歇釜式反应器间歇釜式反应器3.23.2连续流动均相管式反应器连续流动均相管式反应器3.33.3连续流动釜式反应器连续流动釜式反应器3.43.4理想流动反应器的组合和比较理想流动反应器的组合和比较3.53.5多重反应的选择率多重反应的选择率反应器选型、设计和优化反应器选型、设计和优化反应器中的流动状况影响反应结果数学模型流动模型对实际过程的简化理想模型非理想模型平推流反应器全混流反应器连续流动反应器间歇反应器完全没有返混返混极大返混间歇反应器间歇反应器(BSTR)(BSTR)平推流反应器平推流反应器(PFR)(PFR)全混流反应器全混流反应器(CSTR)(CSTR)投料投料一次加料一次加料((起起始始))连续加料连续加料((入入口口))连续加料连续加料((入入口口))年龄年龄年龄相同年龄相同((某某时时))年龄相同年龄相同((某某处处))年龄不同年龄不同寿命寿命寿命相同寿命相同((中中止止))寿命相同寿命相同((出出口口))寿命不同寿命不同((出出口口))返混返混全无返混全无返混全无返混全无返混返混极大返混极大3.13.1间歇釜式反应器间歇釜式反应器3.1.13.1.1釜式反应器的特征釜式反应器的特征釜式或槽式反应器都设置搅拌装置，典型的搅拌盖式反应器的结构如图3-1所示。工厂中一般称加压下操作的釜式反应器为反应釜，常压下操作的为反应槽。釜式反应器大都用于完全互溶的液相或呈两相的液液相及液固相反应物系在间歇状态下操作。1)间歇操作工业上充分搅拌的间歇槽式反应器的性能和行为相当接近于理想间歇反应器。反应物料按一定配料比一次加入反应器内，容器的顶部有一可拆卸的顶盖，以供清洗和维修用。在容器内部设置搅拌装置，使器内物料均匀混合。顶盖上都开有各种工艺接管用以测量温度、压力和添加各种物料。筒体外部一般都装有夹套用来加热或冷却物料。器内还可以根据需要设置盘管或排管以增大传热面积。其特点为：（1）由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中物料达到分子尺度的均匀分布，各处浓度处处相等，可排除物质传递对反应过程的影响；（2）反应器内具有足够强烈的传热条件，各处温度相等，不需考虑反应器内热量传递；（3）由于反应物料同时加入又同时取出，所有物料在反应器中具有相同的停留时间，器内物料年龄相同，无返混。（4）过程为间歇操作，有辅助时间。(5)反应器为非稳态，温度、浓度随时间改变。CACA0时间CAout┄┄┄┄┄┄┄┄┆┄┄┄┄┄┄┆┄┄┆┆tout/2touttCACA0┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄t=0﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍t=tout/2CAout﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍t=tout0空间位置优点操作灵活，易于适应不同操作条件与不同产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长等产品生产，特别是精细化工与生物化工产品的生产。缺点装料、卸料等辅助操作要耗费一定的时间，产品质量不易稳定。2）连续操作连续操作的釜式反应器，反应物料连续加入和排除，与间歇反应器一样，由于剧烈的搅拌，反应器内物料混合均匀，物料组成和温度相同，但一般进口处反应物料的温度低于反应器内的物料温度。可以根据需要利用传热装置调节反应器内物料的温度，连续操作的釜式反应器可以处于等温或绝热情况下操作。3）半间歇操作部分反应物料连续加入和排除，部分反应物料简歇加入和排除，属于非稳态过程。3.1.2间歇反应器性能的数学描述在间歇反应器中，由于剧烈搅拌，槽内物料的浓度和温度达到均一，因而可以对整个反应器进行物料衡算。流入量流出量反应量累积量=++0间歇操作中流人量和流出量都等于零。反应量累积量=+0若V为液相反应混合物的体积，因而对反应组分A的物料衡算式可写成dtdxndtdnVrdxndnxnnnnnxdtdnVrdnVdtrAAAAAAAAAAAAAAAAAA00000)1(00000AfAfxxAAAARAAndxdxtCVrr积分达到一定反应率所需反应时间的计算式。AtxAAdxVrndtAf000AAAAAAdxVrndtdtdxnVr00若反应过程中不发生体积变化，即等容过程。根据等容时转化率与浓度关系AfAAfAAfCCAACCAAAAxAAAAAAAAAAAAAAAAAAArdCtCrdCCrdxCtCdCdxdxCdCxCCCCCnnnx0000000000000)1(间歇反应器所需的实际操...