第二章__搅拌釜式反应器.ppt

3．适用于低反应速率、长停留时间的反应系统或某一反应组分在高浓度时易引起的爆炸的场合。 4．对某些自由基聚合反应，聚合物生长期比它在反应器内停留时间短，链的终止速率受自由基浓度控制，而它又与单体浓度成正比，此时采用连续搅拌釜使反应器能均匀地保持低的单体浓度，使其具有相对恒定的链终止速率，从而获得较窄的分子量分布。 混合是使物性不同的两种或两种以上物料产生均匀的分布。混合的着眼点在于被混合物料所达到的均匀程度。两种温度不同的流体在釜内搅拌过程中就伴有不同物料的混合。搅拌作用的强弱和效率常常用混合均匀程度及达到指定均匀程度所需时间来衡量。 在这些操作中进行搅拌的目的是 1．产生均匀的组成。 2．促进化学反应或物理过程的进行。除各类化学反应之外， 拌可 促进溶解、气体吸收、吸附、萃取和絮凝等操作。 3．改变物相关系。其中包括在液体中使气体分散，在萃取操作中使不互溶的液体分散，在结晶过程中控制晶粒的成长等。               第六节 搅拌釜的传热  1. 从夹套壁向湍流液体的给热系数hj     该式表明，除粘度项外，无因次式中已消除了粘度的影响。它可这样解释：传热表面的边界层厚度比器壁和螺带叶轮之间的空隙大，并且有恒定的传热厚度，所以与粘度无关。                   与式(2-76)的推导类似，可以得到下面的方程以计算将W质量的被搅拌液体从从Tb1冷却到Tb2所需的时间 。 (2-77) 式中 Tc —冷却介质的入口温度； m —冷却介质的质量流速； —冷却介质的平均比热。 第七节 连续搅拌槽反应器的设计 一、理想混合搅拌槽 理想混合搅拌槽（全混流反应器，CSTR—Continuous Stirred Tank Reactor）。 CSTR,在充分搅拌的情况下，物料达到理想混合，特点是： 1、器内物料混合均匀，各处温度、浓度、反应速度相等，且等于出口处的温度、浓度和反应速度。 2、物料在反应器内达到最大程度的返混，连续，稳定流动，是一个定态的过程。返混：指不同年龄的粒子混合，或者说物料在反应器内不但有空间上的混合，而且有时间上的混合。返混结果产生主浓度反应物的稀释作用。 3、物料停留时间有特定的分布，其分布函数F(θ)=1-e-θ,分布密度函数E(θ)= e-θ，停留时间对于分布中心（即平均停留时间）的方差δ2(θ)=1.与之相应的其操特性如下： （1）温度易于控制。良好的混合可产生较低的，更易于控 制的反应速率，消除过热点。 （2）对于平行反应，有利于反应级数较低的反应。对于可逆放热体系，便于使整个过程沿最佳温度序列进行。 （3）有利于聚合反应中分子量分布及有细小催化剂颗粒反应中，有利于催化剂充分悬浮于反应系统中。 二.全混流反应器的物料衡算和能量衡算方程 定态操作的全混流反应器中，物料的组成和温度，既不随空间位置变化，也不随时间变化，是一定态的集中参数系统，其物料衡算和能量衡算方程为一组代数方程。 若设进料体积流率为qv,进料温度为T0, 进料浓度为CA0，出料浓度和温度分别为CA和T，反应体积为VR，反应器传热面积为AR，冷却（或加热）介质温度为TC，在定态下，对整个反应VR进行物料衡算和能量衡算。 1、物料衡算：按照质量守恒定律 （1）组分A进入微元流率 qv CA0 （2）组分A流出微元体积流率 qv CA （3）微元内组分A的消耗速率 （4 ) 微元体内组分的积累流率， 0 则: 经整理： 2、停留时间：当用空间时间表示模型时 按照物料衡算式 结合 CA=CAO(1-XAf)代入整理得 的表达式 3 .动力学方程式 -RA=kf(CA) 幂级数型 4、热量衡算式 在定态下，不考虑时间自变量，且假定密度不变， （1）物料带入微元体热量 （2）物料带出微元体热量 （3）微元体内反应放出的热量 （4）通过间壁传入微元体热量 （5）微元体内累积热量 0 按照热量守恒定律 Q入+Q反应热+Q传入=Q出+Q累积，则 三.全混流反应器的设计计算 1、全混流反应器设计型计算 设计型计算是为了设计一能完成规定的生产任务的反应器，即在已知进料流速、浓度、温度的前提下，计算在一定反应温度T，为达到一定的出口浓度（或转化率）所需的反应器体积，传热面积和冷却介质温度。 在这类计算中，因为反应温度和出口浓度均已规定（或选定），所以基本方程式均