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双峰现象 沟流与短路 C.在固定床反应器、填料塔和滴流床反应器中，由于催化剂装填不均匀， D.不均匀的速度分布 层流反应器内的速度分布呈现抛物线分布，其停留时间分布密度函数为： 层流反应器 ⑷确定反应器的模型参数 理想流动反应器模型： PFR模型 CSTR模型 非理想流动反应器模型： 轴向扩散模型 多釜串连模型 [例] 等体积PFR与CSTR串连， 画出反应器组合系统的RTD曲线 t 如果 t 简单反应过程反应器型式的比较 三种反应器基本类型 间歇反应器（BSTR） 平推流反应器（PFR） 连续搅拌釜式反应器（CSTR） 优化目标：反应速率 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 0.766 CSTR与PFR并联 G 0.865 两个PFR串联 F 0.865 两个PFR并联 E 0.816 CSTR串联PFR D 0.816 PFR串联CSTR C 0.75 两个CSTR串联 B 0.667 两个CSTR并联 A 总转化率 连接方式 编号 ∴CSTR比PFR优 转化率较低时 0 自催化反应过程的优化 ∴ PFR 与CSTR相当 ∴ PFR 比CSTR优 转化率较高时 0 转化率中等时 0 自催化反应的操作优化： 可逆反应过程的浓度效应 特征：平衡 一级可逆反应分析 一级 可逆反应速率表达式 热力学 动力学 浓度效应：T不变，K不变， 表明：可逆反应速率的浓度效应和简单反应相同，随反应物的浓度增加，反应速率单调增加。因此，在设计和操作中，任何使反应器中反应物浓度降低的工程因素都是不利的，应予避免。 为提高反应速率，可通过改变可逆反应的平衡状态得到，即从反应混合物中不断移去产物，有利于反应向生成产物方向进行。如果产物是易挥发的，则可以从反应器中将产物蒸出，有利于反应的完全进行。 对双组分可逆反应： 如果A是比B更贵重的物料，鉴于可逆反应速率和反应转化率受平衡限制，为提高物料A的利用率和加快反应速率，可以采用物料B过量的措施是极为有效的。若该反应的平衡常数为1，在A和B的初浓度均为1mol/l时，反应的平衡转化率为0.5，而同样反应条件下，仅把B的初浓度提高为2mol/l，此时物料A的平衡转化率提高为0.67。 平行反应的优化 平行反应的浓度效应 浓度升高有利于级数高的反应 优化目标：CPf 或Φ Ca f CA 0 CA β CAf CA0 β CAf CA0 CSTR比PFR优 PFR比CSTR优 平行反应的加料方式 间歇操作: 连续操作 设各步反应均为一级 串联反应过程的优化 浓度效应：任何使串连反应的反应物浓度下降、产物浓度上升的因素，对串连反应总是不利的 β t 1 串连反应的最大收率 PFR CSTR 串连反应的最大收率 PFR CSTR 最优反应时间 解： 最大收率 最优转化率 * 《化学反应工程》阶段辅导 （2） 连续流动釜式反应器的特点，可归结为： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。 物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。 (3)反应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。 CSTR 特点 连续流动釜式反应器(CSTR) CSTR的基本运算 基本方程（等温等容） 进入 = 流出 + 反应掉 + 积累 空时 PFR中 集中参数—代数式 分布参数—取微元积分 需记忆积分结果 由基本方程导出 图解法 比较 xA越大，相差越大 n=1 n=2 n越大，相差越大 管式循环反应器特征： 循环反应器形式上是一个管式反应器，只是把反应器出口流中一部分循环返回到反应器的进口。表征循环反应器特性的一个重要参数是循环比R，它是表示循环物料的流量与离开反应系统的流量之比： 循环比 循环反应器计算 对小系统，是PFR： 对大系统： 所以： 返混的分析讨论 ⑴返混是连续化过程的伴生结果 Batch Reactor CSTR 返混—重要的工程因素 ⑵返混与反应器型式无关，与操作方式有关。 间歇反应釜 连续CSTR 管式PFR 循环管式反应器 理想，无返混 存在返混 ⑶返混的起因 a. 空间上的反向流动（狭义） 如搅拌造成的主体流动、对流、分子扩散、涡流扩散等； b. 不均匀的速度分布（广义） 如管内层流流动时的抛物线速度分布（湍流流动速度分布比层流均匀，但仍有不均匀性）、反应器中的死区、沟流、短路都会造成严重的速度分布不均匀。 狭义返混专指前者，广义返混则包括后者。 两者的共同点是都