《反应过程》李绍芬版 第三讲釜式反应器.ppt

变温间歇釜式反应器 变温间歇操作的热量衡算 式中：U为总传热系数 Ah为传热面积 Tc为环境温度 变温间歇釜式反应器 变温间歇操作的热量衡算 讨论 等温反应 绝热反应 3.9.1 连续釜式反应器的热量衡算式 定态操作热量衡算式为： 3.9 连续釜式反应器的定态操作 对绝热反应，有 ：绝热温升，表示当反应物A全部转化时物系温度的变化。 3.9.2 连续釜式反应器的定态 定态下操作的连续釜式反应器，其操作温度和所达到的转化率应满足物料及热量衡算式。 连续釜式反应器的定态操作 物料衡算式： 热量衡算式： 本章回顾 等温间歇釜式反应器的计算（单一反应、平行与连串应）。 连续釜式反应器的计算 。 空时和空速的概念及其在反应器设计计算中的应用。 连续釜式反应器的串联和并联。 釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析，连接和加料方式的选择。 连续釜式反应器的热量衡算式的建立与应用。 本章习题 P92 3.2 3.4 3.8 3.12 3.15 P95 3.2　拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：  　　　　　　 　　以生产乙二醇，产量为20kg/h?，使用15％（质量分率）的NaHCO3水溶液及30％（质量分率）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇与碳酸氢钠的摩尔比为1:1，混合液的密度为1.02kg/L?。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为1级，在反应温度下反应速率常数等于5.2L/(mol*h)，要求转化率达到95％。 　　（1）若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积； 　　（2）若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。 解：（1）氯乙醇，碳酸氢钠和乙二醇的分子量分别为80.5，84，62　　每小时产乙二醇：20/62=0.3226kmol/h　　每小时需氯乙醇：0.3226×80.5/0.95×30%=91.11 kg/h　　每小时需碳酸氢钠：0.3226×84/0.95×15%=190.2kg/h　　原料体积流量：Q0=（91.11+190.2）/1.02=275.8l/h　　氯乙醇初始浓度：CA0=0.3226×1000/0.95×275.8=1.231mol/L　　反应时间： 　　　　　　　　t= CA0 =2.968h反应体积： 　　　　　　　　　　　　　Vr= Q0（t+t）=956.5 L（2）反应器的实际体积： 　　　　　　　　　　　　V= Vr/f=1275 L 3.4在间歇反应器中，在绝热条件下进行液相反应： 其反应速率方程为： 式中组分A及B的浓度CA及CB以kmol/m3为单位，温度T的单位为K。该反应的热效应等于-4000kJ/kmol。反应开始时溶液不含R，组分A和B的浓度均等于0.04kmol/m3，反应混合物的平均热容按4.102kJ/m3.K计算。反应开始时反应混合物的温度为50℃。 （1）?? 试计算A的转化率达85%时所需的反应时间及此时的反应温度。 （2）?? 如果要求全部反应物都转化为产物R，是否可能？为什么？ 解：(1) （由数值积分得出） (2)若A全部转化为R,即XA=1.0,则由上面的积分式知，t→∝,这显然是不可能的。 ? 3.12在反应体积为490cm3的CSTR中进行氨与甲醛生成乌洛托品的反应： 式中（A）--NH3,(B)—HCHO,反应速率方程为： 式中 。氨水和甲醛水溶液的浓度分别为1.06mol/l和6.23mol/l,各自以1.50cm3/s的流量进入反应器，反应温度可取为36℃，假设该系统密度恒定，试求氨的转化率XA及反应器出口物料中氨和甲醛的浓度CA及CB。 解得：XAf=0.821 反应器出口A,B得浓度分别为： 3.15　等温下进行1.5级液相不可逆反应：?A→B+C，反应速率常数等于 ?，A的浓度为2?kmol/m3?的溶液进入反应装置的流量为1.5?m3/h?。试分别计算下列情况下A的转化率达95％时所需的反应体积： 　　（1）一个连续釜式反应器； 　　（2）两个等体积的连续釜串连釜式反应器； 　　（3）保证总反应体积最小的前提下，两个连续釜式反应器并联。 解：（1）全混流反应器  　　　　　（2）两个等体积全混反应器串联 　　　　　 由于Vr1=Vr2 所以由上二式得：　　　　　 XA2=0.95代入上式，化简后得到XA1= 0.8245 ，所以：　　　　　  串联系统总体积为Vr=2Vr1=4.758m3　　（3）此时的情况同（1），即Vr=