东南大学化工学院药厂反应设备及车间工艺设计课件(设备部分).ppt

解：（法一）基准：1 kmol原料气C3H8 根据化学反应方程式，燃烧时所需空气量为： 燃烧用氧 5 kmol 实际供氧 5×1.25＝6.25 kmol 供给空气量 29.76 kmol 其中氮气量 23.51 kmol 物料平衡结果见表1。 由题意，根据表中得到产物烟道气31.76 kmol 需空气29.76 kmol， 则100 kmol产物需空气x kmol x ＝（100×29.76）/31.76＝93.7 kmol 解法二：基准：1 kmol空气。 其中O2为0.21 kmol， 用于燃烧的O2为 0.21/1.25 ＝0.168 kmol 故燃烧C3H8量为0.21/（1.25×5）＝0.0336 kmol 由已求得1.068 kmol烟道气需1 kmol空气，则100 kmol烟道气需空气量x为 x ＝100/1.068＝93.7 kmol 习题： 1.苯与乙烯烷基化反应制取乙苯过程，所得烷基化液的质量流量为100 kg/s，质量组成为苯45 %，乙苯40 %，二乙苯15 %。假定原料苯与乙烯均为纯物质，且两者的摩尔比为1 : 0.6，试计算进料与出料各组分的质量流量？ 2. 甲醇制造甲醛的反应过程为： CH3OH ＋ 1/2 O2 → HCHO ＋ H2O反应物及生成物均为气态。若使用50％的过量空气，且甲醇的转化率为75％。试计算反应后气体混合物的摩尔组成。 管式反应器 一、结构、特点 管式反应器通常由一根长管构成，也可以由多根细管串联或并联而构成。 管式反应器的管内一般不装构件，但可填充催化剂。 管外可以加热或冷却。 管式反应器的长度与直径之比一般大于30以上。 流速较高的管式反应器，其中的流态接近活塞流。 管式反应器常被用于高生产强度的均相反应、气液相反应及气固相反应上。 多管串联结构的管式反应器，一般用于气相反应和气液反应。如轻油裂解生产乙烯的反应、乙烯液相氧化制乙醛反应等。 多管并联结构的管式反应器，一般用于气固反应。如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相触媒中反应制氯乙烯等。 管式反应器的特点： 1.由于反应物料质点在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点的反应物浓度和化学反应速度等参数都不随时间而变化，只随管长变化，易于实现自动控制。 2.管式反应器的单位反应器体积具有较大的换热面，特别适用于热效应大的反应。 3.由于反应物在管式反应器中反应速度快，流速快，所以它的生产率高。 4.管式反应器适用于大型化和连续化化工生产。 固定床反应器 一、特点 凡是流体通过静止不动的固体催化剂或固体反应物所形成的床层而进行反应的装置称作固定床反应器。 以气固相固定床催化反应器最为重要。 主要优点： 床层内流体的流动接近活塞流，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力，当伴有副反应时，可获得较高的选择行。 此外，结构简单、操作方便、催化剂机械磨损小，也是固定床反应器获得广泛应用的重要原因。 缺点： 1.传热能力差，这是因为催化剂的载体往往时导热性能较差的物质。 2.对热效应大的反应过程，传热与控温问题就成为固定床技术中的难点。 3.在操作过程中，催化剂不能更换，因此对催化剂需频繁再生的反应过程不宜使用。 4.由于床层压力降的限制，固定床反应器中催化剂粒度一般不小于1.5mm，对高温下进行的快速反应，可能导致较严重的内扩散现象。 流化床反应器 最基本的特征是流体（气体液体）以较高的流速通过床层，带动床内的固体颗粒作着迅速运动和使之悬浮在流动的主体流中，并呈现出类似流体流动的特征，故而得名。床内相应的流动状态（流态）称为流态化。 特别在气－固流化床中，流化气体常以气泡形式通过床层，犹如水的沸腾，故流化床亦称 沸腾床。 流化床反应器优点： 1、由于固体颗粒的剧烈运动，使床层内温度分布均匀，避免了物料的局部过热。 2、由于流化床所使用的固体颗粒比固定床小得多，颗粒的比表面积大，而内孔较短，既增大了气固间的传质和传热速度，又