（精）反应工程第二章2013.11.ppt

第三章 理想流动反应器 化学反应器的分类 均相反应器：气相（石油气裂解）、 互溶液相（醋酸和乙醇的酯化反应） 非均相反应器：气液相（乙烯和苯反应生成 乙苯） 气固相、液固相 液液相、固固相 气液固三相 3.按反应器的结构 釜式反应器 管式反应器 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器 搅拌附件 ◆ 挡板 挡板的作用是避免旋 涡现象，增大被搅拌液体 的湍流程度，将切向流动 变为轴向和径向流动，强 化反应器内液体的对流和 扩散，改善搅拌效果。 列管式催化反应器 ◆ 塔式反应器 PFR：平推流 （2）全混流模型 流动模型相关的重要概念 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 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 二 .非理想流动模型 间歇釜式反应器 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 ◆ 搅拌器 ◆ 导流筒 ● 导流筒的作用 导流筒作用---提高混合效率 一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直接机械剪切作用； 另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。 ● 导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常用于推进式和涡轮式搅拌器。 搅拌槽内液体的运动，从尺度上分为总体流动和湍流脉动。总体流动的流量称为循环量，加大循环量有利于提高宏观混合的调匀度。 湍流脉动的强度与流体离开搅拌器时的速度有关，加强湍流脉动有利于减小分隔尺度与分隔强度。 釜式反应器 一级不可逆反应1st. Order Reaction（irreversible） 实际操作时间=反应时间(t) + 辅助时间 (t’) 反应体积VR是指反应物料在反应器中所占的体积 VR=V(t+t’) 据此关系式，可以进行反应器体积的设计计算 　　　　　　　　　FP为单位时间的产品产量 　　　　　　　　　CPf为反应终了时的产物浓度 讨论：间歇反应器中的单一反应 k增大(温度升高）→t减少→反应体积减小 3.2.2平推流反应器（PFR） 一.特点： 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。反应结果由动力学决定 Tube reactor 裂解炉 二. 平推流反应器计算的基本公式： 全混流反应器 取整个反应器为衡算对象 全混流反应器 平推流反应器与全混流反应器的比较 解： 3-6 多级全混流反应器的串联及优化 一、多级混流反应器的浓度特征 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 1.解析计算 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 一级不可逆反应 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 工业上，多级CSTR串联（层叠）时，往往将各级CSTR的体积做成相等，以便于制造。即： 3-6 多级全混流反应器的串联及优化二、多级全混流反应器串联的计算 2.图解计算 对非一级反应，必须逐釜计算。计算比较麻烦： 2.图解计算 Graphical Construction for a CSTR-Cascade 等温、