化学反应工程 3.2 推流反应器PFR.pptVIP

活塞流反应器PFR 平推流反应器的特点 流体在管内作平推流流动具有如下特征： 在与流动方向呈垂直的截面上没有流速分布； 而在流体流动的方向不存流体质点间的混合，即无返混现象； 离开平推流反应器的所有流体质点均具有相同的平均停留时间(?)，而这个停留时间就等于反应时间t。 对于平推流反应器，停留时间和平均停留时间是一致的， 基本的设计方程 反应器体积的计算 例题 对于一级不可逆反应方程： 在平推流反应器完成上述一级反应，如k＝0.01s－1，体积流量为10-3 m3s-1，试计算转化率达到30%时所用的反应时间。 全混流反应器 * * FA FA＋dFA rAdV 0 产物P的设计方程 对等温、恒容反应体系 ◇间歇釜式反应器设计和平推流反应器计算例题 例题 工厂采用间歇反应器以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在70℃下进行缩聚反应生产醇酸树脂，实验测得该反应的速率方程式为： （-rA）=kCACB 式中： （-rA）----以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k----反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB----分别为已二酸和已二醇的浓度，kmol.L-1 CA0、CB0均为0.004 kmol.L-1 求： ●已二酸的转化率分别为xA=0.5、0.6、0.8所需的反应时间分别为多少？ ●若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，每批操作的辅助时间为1小时，试计算确定反应器的体积大小。 若在PFR反应器中，转化率为80% ，操作条件和产量与间歇反应器条件一样，试计算PFR反应器的有效容积。 若在CSTR反应器中，转化率为80% ，操作条件和产量与间歇反应器条件一样，试计算CSTR 反应器的有效容积。 解： ●求达到一定的转化率所需时间： 计量方程式中， A、B的初始浓度相同，则反应动力学方程可写为： 由于反应为液相等温过程，故可按恒容处理，可将已知数据代入操作方程求解： 计算结果 xA=0.5 t=2.10h xA=0.6 t=3.18h xA=0.8 t=8.47h ●反应器体积的计算 VT=vT(t+t0) FA0=2400/(24*146)=0.685kmol/h vT=0.685/0.004=171L/h 生产周期=反应时间+辅助时间=t + t0 =8.47+1=9.47h 反应有效体积： V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L 平推流反应器 间歇反应器达到80%的转化率，V＝1.63m3 平推流反应器达到80%的转化率，V＝1.45m3 全混流反应器达到80%的转化率，V＝7.23m3 [练习题] 试计算转化率达到90%时，所需间歇反应器的有效容积是多少? *