第三章理想流动反应器.ppt

第三章 理想流动反应器 第一节 流动模型概述 第二节 理想流动反应器 第三节 思考题 第四节 计算题 第一节 流动模型概述 3-1 反应器中流体的流动模型 图3-1 间歇反应器与理想流动反应器 图3-2 反应器的推动力 图3-3 偏离平推流的几种情况 图3-4 偏离全混流的几种情况 3-2 反应器设计的基本方程 第二节 理想流动反应器 3-3 间歇反应器 图3-7 间歇反应过程反应时间t的图解积分 图3-6 间歇反应过程t/CA0的图解积分 表3-1 理想间歇反应器中反应结果 3-4 平推流反应器 表3-2 等温恒容平推流反应器计算式 3-5 全混流反应器 图3-9 全混流反应器反应时间的图解法 表3-3 平推流反应器和全混流反应器反应结果 3-6 多级全混流反应器的串连及优化 图3-10 多级串连全混流反应器的推动力 3-7 理想流动反应器的组合与反应体积比较 图3-15a 多级全混流反应器与平推流反应器体积比较 图3-15b 多级全混流反应器与平推流反应器体积比较 3-8 理想流动反应器中复合反应的选择性 表3-4 平行反应的适宜操作方式 图3-16 连串反应的浓度-时间关系 图3-17 一级连串反应的最大收率 图3-18 一级连串反应的 3-9 全混流反应器的热稳定性 图3-19 化学反应器稳定性和灵敏性的区别 图3-20 全混流反应器放热与移热曲线 第三章 总结 第三节 思考题 第四节 计算题 ，即S有最大值。 由于产物中不含A，则： 二、连串反应 1、连串反应的选择性 作业 如反应： 各组分表示的反应速度： (1) (2) (3) 由(1)式积分： (4) 将(4)代入(2)式中： 作业 (5) (6) 此式为一阶线性常微分方程，解为： 将(6)式代入(3)中，再积分： 作业 讨论： (1) 由(4)式，t↑，A组分的浓度呈指数下降； (2) 由(6)式，L组分的浓度存在极大值； 作业 (3) 若 ，t↑，M组分的 浓度增加。 瞬时选择性： 2、连串反应的温度、浓度效应 当 时， 当 时， 当 时，温度无影响。 作业 浓度效应取决于主、副反应级数的相对大小。 主反应级数大， 主反应级数小， 由于 3、连串反应最佳反应时间和最大收率 收率的定义： 作业 最佳反应时间：使L浓度达最大时的反应时间。 对于间歇反应器或平推流反应器： 最大收率可由(6)求导，使 作业 作业 最大收率： 当 时， 作业 对于全混流反应器： 对A组分作物料衡算： 进入量＝出去量+反应量 对L组分作物料衡算： 作业 对M组分作物料衡算： 要使CL最大，则有： 作业 作业 作业 当 时， 以 作图3-18： 作业 作业 (1) 平推流反应器的选择性全混流反应器的选择性； 相同时， (2) 时， (3) 时， 例题：一级不可逆反应 进料流量为0.5m3/min，CA0=1kmol/m3，CL0=CM0=0，试求：(1) 采用单个VR=1m3的全混流反应器，(2) 采用两个VR=0.5m3的全混流反应器串联，(3) 采用单个VR=1m3的平推流反应器时，反应器出口主产物L的浓度。 作业 解：(1) 单个全混流反应器 (2) 两个全混流反应器串联 第一反应器出口处： 作业 第二反应器出口处： 对L作物料衡算： 作业 (3) 平推流反应器 例题：一级连串反应 求：(1) 在单个全混流反应器，(2) 在单个平推流反应器中的最大收率及相应的最优转化率。 解：(1) 全混流反应器 作业 (2) 平推流反应器 作业 热稳定性：指操作条件偏离定常态扰动时，反应器能否恢复或保持定常态所规定的操作状态。 作业 作业 操作条件变化会出现两种情况： 1、扰动消除后，能较快恢复到稳定状态； 2、微小干扰后，使反应器的操作状态失控，偏离原来的操作状态，干扰消除后，系统不能恢复原来的状态。 一、全混流反应器的多态 对于一级反应：A→P 物料衡算式： 作业 其中： －A组分的摩尔分数 －混合物摩尔流率 反应器内的放热量： 其中： 如图3-20(曲线)。 作业 155 153 156 作业 2) 全混流反应器 作业 出口处的浓度： 例3-3：两个等体积的平推流和全混流反应器按图3-13形成七种组合，在等温下进行一级不可逆反应，反应速率 反应器与全混流反应器的接触时间均为1min，计算其最终转化率。 ，平推流 解： (a) 全混流反应并联 作业 (b) 两个全混流反应器串联 (c)与(d) 全混流反应器与平推流反应器串联 作业 (e)与(f) 平推流反应器串联与并联 (g) 全混流反应器与平推流反应器并联 作业 例题：等体积的平推流与全混流反应器串联，在等温下进行二级不可逆反应，反应速率