管式反应器相关计算.ppt

*而当串联反应在理想混合反应器中进行时，反应物A进入反应器后，立即被稀释为出口浓度，所以，生成目的产物R的速率较低；另一方面，目的产物R的浓度也与出口浓度相同，为尽量多地获得R，应使其浓度尽量大，此时生成副产品S的速率也最大。因此，当反应物A的转化率相同时，从理想混合反应器所获得的R的收率要低于间歇釜式反应器或理想置换反应器这显然是不利的。所以，对于串联反应，应尽量避免使用连续釜式反应器。第63页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*在此讨论一级反应如R为目的产物，当k1、k2值一定时，为使应使CA高、CR低，适宜于采用管式流动反应器、间歇釜式反应器或多段连续釜式反应器。比值变大，如果S为目的产物，则应使CA低、CR高，适宜于采用单段连续釜式反应器。第64页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*第65页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*连串反应的特点是：R生成量增加，则有利于S的生成，特别是k2≥k1时，故以R为目的产物时，应保持较低的单程转化率。当k1≥k2时，可保持较高的反应转化率，因这样收率降低不多，但反应后的分离负荷可以大为减轻.第66页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*6.5循环反应器问题的提出前面各章讨论了单一理想反应器或同类理想反应器组合的设计与分析的方法把不同流动模型的理想反应器组合在一起，形成理想反应器组，往往能够提高单位反应体积的反应器的生产能力；实现单一反应器难以实现的反应或达到促进主反应、抑制副反应的目的，因而讨论这种理想反应器组合有较大的实际意义本章主要讨论理想反应器的组合建模方法第67页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*带循环回路的管式反应器内物料流动可用理想置换描述，但由于有物料循环，从宏观上看，又存在物料返混，故是一种介于理想置换和理想混合之间的一种反应器类型6.5.1带循环回路的恒容等温管式反应器按照取微元体积列微分式再积分的方法可获得其设计方程，但积分的边界条件要发生变化第68页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*若定义a=FR/FV0为循环比，当xA0=0时于是第69页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*从上述方程可以看出t、xAf、a之间的制约关系：在停留时间t不变的情况下，增加循环比a，可使积分区间变窄，从而使得终点转化率降低；同时，由于增加了返混程度，降低了反应器中反应物的浓度，对那些低级数反应显然是有利的第70页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*若外循环物料停留时间较长，其间进行的反应不能忽略时，就构成了管式和管式反应器的组合。仍定义a=FR/FV0为循环比，当xA0=0时，于是，第71页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*若外循环物料停留时间较长，其间进行的反应不能忽略时，就构成了管式和管式反应器的组合。仍定义a=FR/FV0为循环比，当xA0=0时于是第72页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*对于主管第73页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*对于循环管解方程组可求出终点转化率同t、t’的关系第74页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*间歇釜式反应器与物料的外循环结合常用来移出反应热。当外循环的停留时间较长，其间进行的反应不能忽略时，就构成了间歇釜式和管式反应器的组合6.5.2带循环回路的间歇釜式反应器反应釜的物料衡算：输入量=FRCA’输出量=FRCA反应量=VRrA累积量=VRdCA/dt第75页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*所以即定义为拟停留时间，则第76页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*管式反应器的微元体积dVR’作物料衡算：输入量=FRCA；输出量=FR(CA+dCA)反应量=rAdVR；累积量=0所以即将此式与间歇釜式反应器的物料衡算式联立积之得第77页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*即可求出间歇釜式反应器的反应时间现以等温一级反应为例说明其具体建模过程①对于管式反应器所以第78页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*②将此式代入间歇釜式反应器的设计方程得第79页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*分离变量积之得也就是第80页,共91页，5月，星期六，2024年，5月*连续釜式反应器与物料的外循环结合常用来移出反应热。当外循环的停留时间较长，其间进行的反应不能忽略时，就构成了连续釜式和管式反应器的组合6.5.3带循环回路的连续釜式反应器反应釜的物料衡算：输入量=FV0CA0+FRCA’输出量=FV0