全混流反应器2.ppt

CSTR反应器 作Qg ~ T线 Qr ~ T线 可见.只有a.b.c三点方能满足Qg=Qr的要求，故a.b.c（TaTbTc)称为稳定点 3.进料状况的影响 定态点是随操作条件变化的，如进料温度T0 进料温度：T1T2T3 影响稳定系数的因素：进料温度，反应器与环境的热交换情况，反应特性： 如：只有放热反应才可能出现多个稳定点 吸热反应的定态点总是唯一的。 着火点与熄火点： 当进料温度改变时，定态温度随之改变。 当进料温度TG 下降时，定态温度从EDBAG在BA 点有个突然下降，称为熄火点，要随时避免靠近熄火点，防止突然降温使反应终止。 在GA，ED处定态温度唯一 在BD，AF处定态温度不唯一 当进料温度从TG→TE变化时，定态温度变化为GAFDE，在F点是不连续的。定态温度从TF增加到TD该点称着火点，所以尽量避免靠近着火点，防止爆炸，烧毁 例题10 由例2所给的数据，用图解法确定四釜串联反应器中用已二酸和已二醇生产醇酸树脂所需反应器的有效体积。 速率方程式：（-rA）=kCACB 式中： （-rA）----以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k----反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB----分别为已二酸和已二醇的浓度，0.004kmol.L-1 若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，试计算确定反应器的总体积大小。 解： ①先画出动力学曲线 由动力学方程可知： 列表： XA 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 (-rA)?10-3 1.89 1.53 1.21 0.93 0.68 0.47 0.30 0.17 0.075 0.019 绘出动力学线MN。如下图： 由操作方程： 可作出各釜的物料衡算线，通过试差法使第四釜的出口转化率等于0.80。 试差结果：x1=0.47、x2=0.66、x3=0.75、x4=0.80 斜率： 思考 ? 1. 用一个大反应器好还是几个小反应器好?（Vr最小) 2. 若采用多个小反应器，是串联好还是并联好？ （Vr最小) 3. 若多个反应器串联操作，则各釜的体积是多少？ 或各釜的最佳反应体积比如何？ 连续釜式反应器的串联与并联 连续釜式反应器的串联与并联 如用两个反应器串联来进行 cA0→cA1→cAf 或 xA0→xA1→xAf 图解法 正常动力学 以转化率形式计算： 反常动力学 CSTR的并联： 正常动力学，转化速率 随XA增加而降低。 多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。 对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积减小。 (但操作复杂程度增大，附属设备费用增大） 反常动力学，转化速率 随XA增加而增加。 单釜的反应体积小于串联釜的总体积。 连续釜式反应器的串联与并联 1.图解分析 ? 小结 2. 串联釜式反应器的计算 连续釜式反应器的串联与并联 串联釜式反应器 假设： ①各釜体积相同，且各釜的进料可近似认为相等， 则各釜的空时 ? 相等。 ② 各釜操作温度相同，则各釜的速率常数 k 相等。 对第P釜作组分A的物料衡算： 五.串联全混釜各级体积最佳分配 即：在釜数及最终转化率已规定情况下,为使总的反应体积最小,各釜反应体积存在一个最佳比例。 对单一反应，总反应体积为： 据此求得各釜的转化率，从而求得 此时 最小。 小结：串联釜式反应器进行? 级反应： 釜式反应器中复合反应的收率与选择性 当E1E2时.T↑→(k2/k1)↓→SP↑ 当E1E2时. T↑→(k2/k1) ↑→SP↓ 当E1=E2时.→与温度无关 虽然当E1E2时. T↑→(k2/k1) ↑→SP↓实际反应器中仍多用较高温度，以提高反应速率 所以对全混釜存在一个Topt该温度下SP较高产量较大。 a.温度影响： b.浓度的影响 4.连串反应： 设全混釜中进行一段不可逆反应 A→P→Q 总收率与总选择性 则： 七.全混流反应的定态操作（热稳定性） 定态：全混釜温度不随时间变化 非定态：T随时间变化 定态：非定态是一个变温过程：定态与非定态温度可由物料衡算热量衡算给出T 但定态可不是唯一即有多个温度可满足物料，热量衡算要求： 全混釜能量变化： （1）.流体进入CSTR由T0→T变化发生的内能的变化 （2）反应器与环境 （3）发生化学反应产生的热效应 (流体T0→T内能变化）+（化学反应热效应） =