第四章均相理想流动反应器范例.pptx

第四章 均相理想 流动反应器 化学反应工程 连续操作釜式反应器 4.2 理想置换反应器 4.3 间歇反应器 4.1 第四章 均相理想流动反应器 理想置换反应器 4.4 4.1 间歇反应器 1 2 生产数据法 动力学数据法 3 4 设备之间的平衡 间歇反应器的热量恒算 4.1 间歇反应器 间歇式反应器是间歇操作液相搅拌釜式反应器的简称。在间歇操作液相搅拌釜式反应器中，反应物料按配比一次加入釜内，并开动搅拌，使物料的温度、浓度保持均匀。这种反应器通常配有夹套或蛇管，以保持反应在指定温度范围内进行。经过一定反应时间并达到所需要的转化率后进行出料，完成一个反应周期。 4.1 间歇反应器 图4-1 间歇反应器示意图 4.1.1 生产数据法 首先从工艺设计手册中选取定型设备，容积为 ，再计算设备台数。 设每日总设备操作批数为α，则： （4-1） 表4-1 装料系数的取值 设备内过程进行的特征 装料系数 没有泡沫产生的物理、化学过程 0.70～0.80 有泡沫产生的物理、化学过程 0.40～0.60 液体的计量槽 0.80～0.85 液体的储槽 0.80～0.90 4.1.1 生产数据法 设每日（1日按24小时计）每台设备操作批数为β，设备操作周期为t（h），则 （4-2） 应安装的设备台数 为 ： （4-3） 4.1.1 生产数据法 设备能力提高的程度称为设备的后备系数δ，即 ： （4-4） 在某些情况下，由于受生产厂房面积的限制，首先要确定设备的台数n，则由（4-3）式可求出每台设备的容积为 ： （4-5） 4.1.1 生产数据法 例4-1 产量为1500 t/a的40%氧化乐果乳剂生产车间，年开工日为300天。亚磷酸二甲酯工序每批操作周期为：投料10 min，真空稳定5 min，滴加PCl3 80min，搅拌反应恢复真空度15 min，出料10 min。 每天投料：氯甲酯5340 kg（密度1.21×103 kg/m3），甲醇2472 kg（密度0.7915×103 kg/m3），PCl3 3360kg（边反应，边滴加），装料系数为0.70。试求需用0.5m3的反应釜几台？后备系数是多少？ 4.1.1 生产数据法 解：PCl3边反应，边滴加，可不考虑体积。每天投料的氯甲酯和甲醇体积为 ： 又每批反应的周期为： t= 10 + 5 + 10 + 80 + 15 = 120 min = 2h 由 所以 圆整为 台，则后备系数为： 4.1.2 动力学数据法 1.基础设计方程 在间歇反应釜中，由于强烈搅拌，同一时间反应釜内各点的温度、浓度均相同，故可对整个反应釜作组分A的物料衡算。由于是分批操作，在反应过程中无物料加入或引出，于是有： 反应掉的摩尔数 = －积累的摩尔数 即： (4-6) 4.1.2 动力学数据法 因为 ,所以 ，即 : （4-7） 对式（4-7）分离变量并积分得： (4-8) 恒容下有 ； ，代入式（4-8）中得： (4-9) 4.1.2 动力学数据法 若反应速度与转化率或浓度的关系已知，根据式（4-9）也可用图解积分，求出反应时间，见图4-2： 图4-2 反应速度与转化率（a）和浓度（b）的关系曲线 4.1.2 动力学数据法 例4-2：乙酸和丁醇在一搅拌良好的间歇反应器中生产乙酸丁酯，每天需要处理的原料总体积为23.5m3，乙酸（A）的初始浓度 ，丁醇过量。在少量硫酸做催化剂的条件下，373K温度下，动力学方程式为 , ，计算要求乙酸转化率达到0.5时所需反应器的有效体积和反应器体积。每批辅助时间30min，用一只反应釜，装料系数为0.7。 4.1.2 动力学数据