Lecture7-理想反应器4.ppt

第三章 理想反应器 组合反应器 全混流反应器的串联 考虑N个全混流反应器的串联操作，设x1， x2， xN 和 CA1， CA2， …，CAN为反应组分A离开反应器1，2，…，N时的转化率和浓度。 对任意第i个反应器作组分A的物料衡 算，（定态流动，恒容系统） 不同型式反应器的串联：在全混釜后连接一个平推流反应器，然后再接另一个全混釜 半连续式反应器 两种类型： 将两种或多种反应物料中的一些组分事先加入反应器中，然后将另一些组分的物料连续加入或缓慢滴加。 优点：可使加入组分的浓度在反应器中保持在较低范围，使反应不致太快，温度易于控制，或者能抑制某一副反应 反应开始前，在反应器中先加入反应物料B，其物质的量为nB0，物料体积为V0 反应开始时将浓度为CA0的反应物料A连续加入，其体积流量为v 在微元时间dt内对组分A作物料衡算 非等温条件下理想反应器的设计 理想反应器的热量衡算式比较 间歇反应器的热量衡算 对A P一级不可逆反应 间歇反应器物料衡算式： 平推流反应器的热量衡算 绝热条件时Qu=0： 全混流反应器的热量衡算 * * 进入量 = 排出量+反应量+累积量 上式既可用于各釜体积和温度均相同的反应系统，也可用于计算各釜体积与温度各不相同的操作情况，此时在计算到某一釜 时，相应地采用该釜的体积和该温度条件 下的反应速率即可 对一级反应A P 第一个釜 同理， 第二个釜 第三个釜 如各釜体积与温度均相等 某二级液相反应A+B→C，已知CAo=CBO ，在间歇反应器中达到x=0.99，需反应的时间为10min,问： (1) 在全混流反应器中进行时， 应为多少？ (2) 在两个串联全混流反应器(反应体积相等)中进行时，　又是多少？ 解：在间歇反应器中，对二级反应 （１）在单个全混釜中 (1)=(2) 则 (1) (2) (2)　两个全混釜串联 第 一个全混釜 第二个全混釜 (3) (4) 代入(3) A B 2）在反应过程中将某种产物连续地从反应器中取出 优点：可使该反应产物始终处于低浓度，有利于可逆反应向生成产物的方向进行，从而提高转化率 B A C D C A+B C+D A B A+B 产物 CA0 v 半连续式反应器的基础设计式 假设物料的浓度在反应过程中恒定不变，则在任意时间内物料的体积为：V=V0+vt A B CA0 v V0 半连续式操作是非定态过程，需要在微元时间dt 内对组分作物料衡算 A B 进入量=排出量+反应量+累积量 CA0 v 0 反应器设计方程 V=V0+vt 非等温条件下反应器的设计计算就是动力学方程式、物料衡算式、热量衡算式的结合 热量衡算方程 带入的热量-带出的热量+反应热-传给环境的热量=热量的累积 反应热 累积 带入 带出 传给环境 反应单元 0 √ √ √ 整个反应器 全混釜(稳态) 0 √ √ √ 微元长度 平推流(稳态) √ √ 0 0 整个反应器 间歇式 累积量 反应热 带出量 带入量 反应单元 反应器 对整个反应器在微元时间dt内的进行热量衡算 绝热操作时Qu=0： 等温操作： 热量衡算式 动力学方程 变温操作时平推流反应器内温度随管长变化的关系式 * *