必威体育精装版基本反应器.ppt

釜式反应器 基本结构： ①釜体 ②换热装置 ③搅拌装置 釜式反应器 换热装置 釜式反应器搅拌装置 特点 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 釜式反应器 釜式反应器串联 4、设计反应器的基本方程 1）物料衡算： 进入反应器的物料量=引出反应器的物料量+反应消耗的物料量+积累的物料量????????（1） ??????? ?（2）???????????? （3）??????? ? （4） ?? 间歇反应器：（3）+（4）=0 ? ?连续稳定反应器：（1）=（2）+（3）???????????????????? 半连续反应器：（1）=（2）+（3）+（4） ?? 2）热量衡算 输入物流焓=输出物流焓+反应热+累积热量+传向环境热量 ??????????????????? 流入 流出 反应消耗 累积 反应单元 二、理想反应器 1、间歇釜式反应器，间歇釜(BSTR,IBR)； 2、管式反应器，反应管(PFR)； 3、连续釜式反应器，全混釜(CSTR) 在均相、等温、恒容、单一反应的条件下 基本反应器有效容积的计算 （一）间歇理想釜式反应器（BSTR) 1、结构和操作 进料-升温-反应-降温-出料-清洗 生产总时间=τ（反应时间）+τ’（辅助时间） 2、性能和特点 性能：不稳定操作，空混∞，返混0。 特点：操作具有较大的灵活性，操作弹性大，相同设备可以生产多个品种。 缺点：劳动强度大，装料、卸料、清洗等辅助操作常消耗一定时间，产品质量难以控制。 3、反应器有效容积VR的计算 以A组分为衡算基准物 流入量=流出量+反应消耗量+累积量 以反应物A为基准的反应速度，负号是表示A的消耗速度， mol/m3.s 反应器的有效体积， m3 t时刻反应物A的量， mol VR=qv,0(τ+τ′) 间歇反应器基本设计方程 反应物A的瞬时转化率 反应物A起始的量， mol 等容过程 反应物A的起始浓度，mol/m3 t时刻反应物A的浓度，mol/m3 4. 反应器总体积的计算 实际操作时间=反应时间(τ) + 辅助时间 (τ ) 反应器有效体积VR是指反应物料在反应器中所占的体积 为平均每小时处理物料体积 反应器的总体积： 装料系数，一般在0.4～0.85之间，不起泡不沸腾的物料可取0.7～0.85，易起泡或沸腾的物料可取0.4～0.6 5、BSTR中的单反应的反应时间 反应速率 -rA=kCA =kCA0(1-xA)一级反应 -rA=kCA2 二级反应 【例5-1】在间歇反应釜中进行已二酸与已二醇的缩聚反应，生产醇酸树脂。该反应以硫酸作催化剂，已二酸与已二醇以等摩尔比，反应在70℃进行，已二酸转化速率方程为： （-rA）=kCA2 式中：（-rA）---以已二酸计算的反应速率，kmol/m3·h； k----反应速率常数，m3/kmol·h； CA-----已二酸瞬时浓度，kmol/m3。 70℃时k=0.118m3/kmol·h，已二酸起始浓度CA0=4kmol/m3。若每天处理2400kg的已二酸，要求已二酸的转化率达90%，试计算所需的反应器的VT及VR。每批辅助操作时间为1小时，装料系数为0.75。 VT=4.57m3 VR=3.43m3 （二）活塞流反应器，平推流反应器，反应管 （PFR） 2、性能和特点 1、结构及操作 （1）通常情况为连续稳定过程（2） 返混=0,空混=0 （3）容易实现大规模生产和自动控制。 dL L dV 对于定态操作的活塞流反应器，取某一微元体积dV， 对组分A进行物料衡算： 流入量 = 流出量 + 反应消失量 + 累积量 FA FA+ dFA rAdVR 0 FA = FA+ dFA + rAdVR 3、PFR基础设计方程 4、PFR中的单反应的反应时间 反应速率 -rA=kCA =kCA0(1-xA)一级反应 -rA=kCA2 二级反应 在等温等容的过程中，同一反应在相同的反应条件下，为达到相同的转化率，反应组分在BSTR中的反应时间与PFR内的空间时间相同。 【例5-2 】在平推流反应器中进行已二酸与已二醇的缩聚反应，生产醇酸树脂。操作条件和产量与例5-1相同。试计算平推流反应器的有效容积。其平推流反应器内径为300mm，其反应器长度为多少米？ 已二酸转化速率方程为： （-rA）=kCA2 式中：（-rA）---以已二酸计算的反应速率，kmol/m3·h； k----反应速率常数，