反应工程第3章.ppt

* * * 1.转化率、选择性及收率的定义 * * * （2）对全混流反应器，反应器内的操作浓度就是出口浓度，因此： （3）对N个串联的全混釜， * 2.影响瞬时选择性的因素 * （1）温度： E1E2时，升高温度，SP增大，对反应有利； E1E2时，降低温度， SP增大，对反应有利；即升高温度，对活化能大的反应有利。 E1＝E2时，改变温度对反应无影响 （2）浓度： 主反应级数大于副反应级数（a1 a2；b1 b2），应尽量在高浓度下操作，即选用平推流或间歇反应器；若主反应级数小于副反应级数（a1 a2；b1 b2） ，应尽量在低浓度下操作，即选用全混流反应器。 * 另有其它许多操作方式。 * 五、 连串反应的反应器评价 1.从选择性角度讨论连串反应 * 由瞬间选择性的定义： * 讨论： （1）温度： E1E2时，升高温度，SP增大，对反应有利； E1E2时，降低温度， SP增大，对反应有利；即升高温度，对活化能大的反应有利。 E1＝E2时，改变温度对反应无影响 （2）浓度： 提高CA，降低CP有利于提高选择性，应尽量在高浓度下操作，即选用平推流或间歇反应器。 * 2.计算： （1）连串反应在平推流反应器中进行 * * * * * * （2）连串反应在全混流反应器中进行 * * 希望反应器在cP最大时操作 * （3）在平推流和全混流反应器中进行连串反应的比较 * 讨论 1，平推流反应器的选择性永远大于全混流反应器。 2，随转化率增加，平均选择性下降。 3，当k1k2时，意味着前一个反应容易 进行，允许的转化率较大； 当k1k2时，意味着后一个反应容易进行，只好在低转化率下操作。 4，总在低转化率下操作生产效率低，最好在反应的过程中将产物不断分离出去。 Chemical Reaction Engineering 1、 概述 两种传热过程的区别： 物理过程传热（化工原理） —冷热流体交换热量，无热源 化学过程传热（反应工程） —反应+传热，有放热或吸热源 如：放热反应，定态下，放热速率Qg=移热速率Qr 恶性循环 非线性关系 线性关系 第六节；热量传递与反应器的热稳定性 * Chemical Reaction Engineering 几个概念：定态、热稳定性、参数灵敏性 A B C 定态—平衡 热稳定性—抗干扰能力 扰动—微小、瞬时 动态问题 A，C—稳定的定态点 B —不稳定的定态点 362℃ 360℃ Z T Tc 床层温度分布 * Chemical Reaction Engineering 参数灵敏性：参数波动时，系统状态的变化大小 362 ℃ 362℃ 361℃ Z T Tc 370 ℃ 365 ℃ 361 ℃ 反应器设计与操作要求：定态、热稳定、不灵敏 波动：微小、永久 扰动：微小，瞬时 362℃ 360℃ Z T Tc 床层温度分布 * Chemical Reaction Engineering 2.连续流动釜式反应器的热稳定性 2.1 CSTR的热平衡条件 对一级不可逆反应，放热速率： 低温→k小→ Qg与T指数关系 高温→k大→Qg随T变化平缓 S形 A B C 线性 若 移热速率： CSTR * Chemical Reaction Engineering 热平衡条件Qg=Qr 定态操作点：A，B，C A B C 多态现象： 在同一操作条件下，可以有 2个或2个以上操作状态，均 满足定态条件Qg=Qr。 如交点A，B，C * Chemical Reaction Engineering A B C 2.2 CSTR的热稳定条件 A，C 点是稳定点，B点是不稳定点 C点：⑴扰动使TC ↑，偏离 C点 ∵QrQg ∴自动冷却回到 C点 ⑵扰动使 TC ↓，偏离 C点 ∵QgQr ∴自动升温回到 C点 C点—稳定的定态点（稳定点） B点：⑴扰动使 TB↑，偏离 B点 ∵QgQr ∴自动升温到 C点 ⑵扰动使 TB ↓，偏离 B点 ∵QrQg ∴自动冷却到 A点 B点—不稳定的定态点（不稳定点） 热稳定条件： * Chemical Reaction Engineering 操作参数对热稳定性的影响 操作参数：进料流量v，传热系数U、温度Tc （To） 移热速率： * Chemical Reaction Engineering 2.3 最大允许温差 定态条件 热稳定条件 最大容许温差 热稳定性要求温差要小，故传热面积要大。（不同点） 放大后，Dt↑ 必须附加面积 （e.g内置盘管） * Chemical Reaction Engine