第五节连续釜式反应器的串联与并联.ppt

化学反应工程 Chemical Reaction Engineering 西南科技大学 第五节 连续釜式反应器的串联与并联 一、 概述 计算方程为： §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 一、 概述 图3-5连续釜式反应器体积的几何图示 从图中看出，对于正常动力学，多釜串联有利；对于反常动力学，则使用单釜有利，如使用多釜，采用并联的方式。对于釜式反应器的并联，如图3-6所示。操作中有分配加入每个反应器中物料量的问题，那么如何分配呢？ 通常可以采取τ1 τ2，这时整个反应系统最优。 这时有 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 一、 概述 图3-6 并联的釜式反应器 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 一、 概述 二、 串联釜式反应器的计算 假设N个串联的釜式反应器如图3.7 所示。可以通过对每个釜进行物料衡算，得到系统的计算方程。 现在针对1级不可逆反应进行计算（针对其他级数反应的计算方法相同），动力学方程为： rA kCA kCAO 1 - XA §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 图3-7 串联的釜式反应器 二、 串联釜式反应器的计算 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 假定每个釜的体积相同,即Vr1 Vr2 ……，那么每一个釜的空时相同τ1 τ2 …… τ，如果反应器中的温度T相同（保证k一样），针对第p个釜进行物料衡算，有 整理后得到 其中， p 1，2，… N p 1，2，…… N 二、 串联釜式反应器的计算 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 即 最后有： 整个系统的空时为： 总的反应体积为： 将每一个釜的衡算方程相乘，得到 二、 串联釜式反应器的计算 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 对于非一级反应，没有解析解，需要进行逐釜计算。根据已知条件，可以将逐釜计算过程分成如下两种。 此时每个釜的空时τ已知 XAp或CAp（逐一的计算），直至求出到达XAN所需的釜数N。 二、 串联釜式反应器的计算 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 （1） 每一个单釜的体积Vri已知 也可采用作图法来求解，但首先要在二维坐标中绘出转化率与反应速率的关系曲　线，然后利用下面的公式逐釜作折线，计算过程可参见下面的两个例题。 （2） 釜数N已知 　　需要先假设空时τ，按（1）的方法逐釜计算 求出第N个釜出口的转化率，并与要求的转化率XAN对比，如果不一致需要重新假设空时τ，重复进行计算，直到两者吻合为止。 二、 串联釜式反应器的计算 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联 得到的结论为： 单釜优于多釜串联 α 0 rA与CA无关,多釜串联没有必要 α 0 釜体积相等时最优 α 1 从大釜→小釜排列最优 0 α 1 从小釜→大釜排列最优； α 1 优化的目标函数为 对于?级反应， 三、 串联釜式反应器各釜的最佳反应体积 §3-5 连续釜式反应器的串联与并联