水处理反应器精要.ppt

第三章 理想流动反应器 反应器选型、设计和优化 第三章 理想流动反应器 间歇搅拌反应器 Batch Stirred Tank Reactor (BSTR) 特点： 反应物料间歇加入与取出，反应物料的温度和浓度等操作参数随时间而变，不随空间位置而变，所有物料质点在反应器内经历相同的反应时间 第三章 理想流动反应器 第一节 流动模型概述 平推流反应器 Piston Flow Reactor (PFR) 第三章 理想流动反应器 第三章 理想流动反应器 第一节 流动模型概述 年龄 反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间；是对仍留在反应器中的物料质点而言的。 寿命 反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间；是对已经离开反应器的物料质点而言的。 反应器特性分析 第一节 流动模型概述 BSTR PFR CSTR 1投料 一次加料(起始) 连续加料(入口) 连续加料(入口) 2年龄 年龄相同(某时) 年龄相同(某处) 年龄不同 3寿命 寿命相同(中止) 寿命相同(出口) 寿命不同(出口) 4返混 全无返混 全无返混 返混极大 反应器特性分析 第一节 流动模型概述 5 浓度分布 ------ 推动力 非理想流动模型 第一节 流动模型概述 偏离平推流的情况 非理想流动模型 第一节 流动模型概述 偏离全混流的情况 非理想流动模型 第一节 流动模型概述 流动状况对化学反应的影响 ----- 由物料停留时间不同所造成 3-2 反应器设计的基本方程 第一节 流动模型概述 反应器设计的基本内容 选择合适的反应器型式 反应动力学特性+反应器的流动特征+传递特性 确定最佳的工艺条件 最大反应效果+反应器的操作稳定性 进口物料的配比、流量、反应温度、压力和最终转化率 计算所需反应器体积 规定任务+反应器结构和尺寸的优化 反应器设计的基本方程 第一节 流动模型概述 the kinetic equation 反应器设计的基本方程 第一节 流动模型概述 物料衡算方程 第二节 理想流动反应器 3-3 间歇反应器 特点: 1 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响； 2 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题； 3 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。 优点： 操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产 精细化工产品的生产 缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定 间歇反应器的数学描述 第二节 理想流动反应器 对整个反应器进行物料衡算： 间歇反应器的数学描述 第二节 理想流动反应器 实际操作时间=反应时间(t) + 辅助时间 (t’) 间歇反应器中的单反应 第二节 理想流动反应器 间歇反应器中的单反应 第二节 理想流动反应器 间歇反应器中的单反应 第二节 理想流动反应器 k增大(温度升高）→t减少→反应体积减小 3-4 平推流反应器 第二节理想流动反应器 连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数，不随时间而变化； 径向速度均匀，径向也不存在浓度分布； 反应物料具有相同的停留时间。 二. 基本公式： 第二节理想流动反应器 二. 基本公式： 第二节理想流动反应器 二. 等温平推流反应器的计算 第二节理想流动反应器 二. 等温平推流反应器的计算 第二节理想流动反应器 3-5 全