化工原理--第七、八章-化学反应器超详细讲解.pptVIP

1、解析法 对一级反应： 对二级反应： 全混流反应器基本设计方程 例：8-6 P36 解：二级反应： 作业： P45 7、 10-（1）、（2）、（3） 2、图解法 因为(-rA)定值 ∴随xA↗，1/(-rA)不变而为水平线。所以，求出1/(-rA)，在xA～1/(-rA)坐标图上画出高为：1/(-rA)，长为xA的长方形，其面积S即为： =VR/v0 可求VR 或据： 求出1/(-rA)，在CA～1/(-rA)坐标图上画出高为：1/(-rA)，长为： CA0-CA的长方形，其面积S即为 t平均。如图： 例6(8-5)： xA　 管式 间歇釜 串联釜N=2 全混流反应釜 0.8　 1.45　 2.16　　　3.17　　 7.234m3 0.9 3.25 3.43 6.79 32.55 m3 可见：全混流反应釜的VR 远大于其他类型的反应器。 §7-6　返混对简单反应的影响 由于返混使反应物的浓度在进釜的瞬间降到与出口浓度相等，并始终在较低的CA、(-rA)下反应。 2. 由于反应在低的CA下进行,故达相同xA所需t反长，VR大。 3、xA↑，VR↑，且VR比xA↑快得多。 4、xA↑，(VR)P↑，(VR)S↑，且(VR)S↑比(VR)P↑快得多。 §7-7 多级串联反应器 在间歇釜、管式反应器、全混流反应器中 由于全混流反应器中CA, (-rA), xA为定值，温度、浓度处处一致，操作稳定，易于控制并实现自动化，产品质量稳定。但反应速度低，在相同xA时所需VR大，投资巨大，为克服此缺点，设法使CA逐步减小，即设法用N个小釜代替一个大釜，则既有温度、浓度一致, 操作稳定, 产品质量均匀的优点, 又有(-rA)较高的优点。如图： 间歇釜 管式反应器 全混流反应器 N=1 全混流反应器—返混程度最大, 分布在0--∞ CA-VR曲线变为N步阶梯 注意xA1, xA2, xAn , xAN 分别是第一釜，第二釜，第n釜，第N釜的积累转化率，而第n釜内的转化率为xAn-xAn-1。 如图： N 反映反应器的返混程度，实际反应器常用N表示返混程度的大小。 N=∞ 管式反应器—无返混, =常数 二、设计方程 由于多级串联反应器一般只进行液相反应，视为定容反应。由于各小釜内CA , (-rA)不随时间t和位置变化，故每一个小釜就是一个全混流反应器，所以逐釜应用全混流反应器的设计方程，可求出每一个小釜的容积，则反应器总容积可求。 全混流反应器的设计方程为： 对第一釜有： 一、多级串联反应器特点 各小釜内CA，(-rA) 既不随时间而变，又不随位置而变，存在强烈的返混，t停分布在t1→t2区间内；但CA，(-rA)随N变化。整个反应器存在一定程度的返混，各物料微团的t停分布在t`1→t`2区间内。 v v 式中：CAn——第n釜的出口浓度,是从1→n逐釜降为CAn的,第n釜中的浓度变化量为CAn-1-CAn 。 对第n釜有： 对第二釜有： ................................................................................. xAn—第n釜的出口转化率, 是从1→n釜, 逐釜升至xAn的, 第n釜中的转化率为xAn-xAn-1。 1.解析法：适用于已知动力学方程及N、VRi、Ti、v0的反应体系 (1)逐釜计算求xAn §7--0 概述 一、反应器分类 1.按结构分类 P21 釜式：间接加热的搅拌容器——液相反应 管式：平式直管，传热效果好——气相反应 塔式：直立圆筒——气液相反应 床式：直立圆筒——气固相反应 固定床 流化床 第二篇 化学反应工程 一、研究内容：工业反应器的分类及正确选择，合理设计，有效放 大，最优化控制及反应器的评价。 二、研究方法：结合微观动力学方程和宏观传递过程两方面的规律建立起描述反应器内各参数的数学模型（ xA～t反=t停 ～VR ） 对反应器而言，总希望达一定转化率，所需反应器体积最小，或生成的目的产物最多，这与反应的动力学特征、反应器的结构特征及操作方法有关，一般是从这两方面入手得到设计方程。 2.按操作方法分类 间歇式：加料—反应—出料，下一循环 连续式：加料—反应—出料同时进行 半连续式：一种物料连续，一种物料间歇 均相——釜、管 非均相——塔、床 等温反应器，温度变化可忽