间歇反应
间歇釜式反应器
计算方法
1、已知V0与 ，根据已有的设备容积V，求算需用设备个数n 按设计任务每天需要操作的总次数为： α =
24V0 24V0 = VR V
β= 每个设备每天能操作的批数为：
n' =
24 24 = t τ +τ '
则需用设备个数为：
α V0 (τ + τ ') = β V
VR = V = V0 (τ + τ ' ) / n '
物料衡算式 依 据：质量守衡定律。 基 准： 取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和 单元时间作为空间基准和时间基准。 衡算式：对任一组分A在单元时间Δτ、单元体积ΔV内： [A的积累量]=[A的进入量] [A的离开量] [A的反应量] [A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量] 的积累量]=[A的进入量 的离开量 的反应量 目的：给出反应物浓度或转化率随反应器内位置或时 间变化的函数关系。
热量衡算式 （1）依 据： 能量守衡定律。 （2）基 准： 取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单元时间作为 空间基准和时间基准。 （3）衡算式 在单元时间Δτ、单元体积ΔV内（以放热反应为例）： [积累的热量]=[原料带入的热量]+[反应产生的热量]-[出料带走的热量]积累的热量]=[原料带入的热量]+[反应产生的热量] 出料带走的热量] ]=[原料带入的热量]+[反应产生的热量 [传给环境或热载体的热量] 传给环境或热载体的热量] （4）目的：给出温度随反应器内位置或时间变化的函数关系。
BR体积和数量求算 体积和数量求算
已知条件 每天处理物料总体积VD（或反应物料每小时体积流量V0）
Vρ
操作周期——指生产第一线一批料的全部操作时间，由反应时 间（生产时间）τ和非生产时间τ‘ 组成。 反应时间理论上可以用动力学方程式计算，也可根据实际情 况定。 设备装料系数——设备中物料所占体积与设备实际容积之比， 其具体数值根据实际情况而变化，参见表3-1。
第五章 间歇式操作反应器
回顾一下：生化反应器中可进行的反应类型？ 再想想：反应器可采取的操作方式？
2、研究反应器的目的？
◆研究生化反应器的基本反应规律
◆研究生化反应器的基本传递规律 ◆研究生化反应器的设计内容及方法
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第5章 间歇式操作反应器>>5.1生化反应器设计概论
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第5章 间歇式操作反应器>>5.1生化反应器设计概论
5.1.1 生化反应器的分类
（ 生化反应器可从不同角度分类）
2、按操作方式分类 ■间歇反应器(分批操作反应器)：底物一次加入反应器，在反应过
程中无底物和产物的输入和输出，底物和产物的浓度随反应时间变化。
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第5章 间歇式操作反应器>>5.1生化反应器设计概论
5.1.2 生化反应器的基本设计方程
反应器计算的基本内容 确定最佳操作条件与控制方式 操作条件，如反应器的进口物料配比、流量、温度、压 力和最终转化率等工艺条件，直接影响反应器的反应结果，
也影响反应器的生产能力。对正在运行的装置，因原料组
对细胞，有
体系内累 进入体系 离开体系 体系内生 积细胞质量 细胞质量 细胞质量 长细胞质量
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第5章 生化反应器设计与分析>>5.1生化反应器设计概论
间歇釜式反应器的特点及其应用
• 例题：萘磺化反应器体积的计算。萘磺化生产2萘磺酸，然后通过碱熔得2-萘酚。已知2-萘酚的 收率按萘计为75%，2-萘酚的纯度为99%，工业 萘纯度为98.4%，密度为963kg/m3.磺化剂为98% 硫酸，密度为1.84.萘与磺酸的摩尔比为1：1.07. 每批磺化操作周期为3.67h。萘磺化釜的装料系数 为0.7.年产2-萘酚4000t，年工作日330天。
4390
The end,thank you!
• 应用： • 适用于多品种、小批量生产 • 适应于各种不同相态组合的反应物料 • 几乎所有有机合成的单元操作
反应体积VR
• 反应体积是指设备中物料所占体积，又称有效体 积。
• 确定反应器体积的容积V的前提是确定反应器的 有效容积
• 如果由生产任务确定的VR F单Vt, 位时间的物料处理量为 FV,操作时间为t‘（包括反应时间t和辅助操作时 间t0),则反应器的有效容积V：R FV t,
间歇釜式反应器的特点及其应用
目录
特点
例题分析
• 特点： • 反应物料一次加入，产物一次取出 • 结构简单、加工方便，传质、传热效率高 • 同一瞬间反应器内各点温度、浓度分布均匀 • 非稳态操作，反应过程中，温度、浓度、反应速
度随着反应时间而变
• 操作灵活性大，便于控制和改变反应条件 • 辅助时间占的比例大，劳动强度高，生H2SO4
→
→
根据生产任务，每小时需处理工业萘的体积为：
4000 103 0.99 128 1 1000 626 L 330 24 144 0.75 0.984 963
每小时需要处理的硫酸体积为： 4000 10 3 0.99 98 1.07 1 1000 270 L
间歇釜式反应器的特点及其应用
• 例题：萘磺化反应器体积的计算。萘磺化生产2萘磺酸，然后通过碱熔得2-萘酚。已知2-萘酚的 收率按萘计为75%，2-萘酚的纯度为99%，工业 萘纯度为98.4%，密度为963kg/m3.磺化剂为98% 硫酸，密度为1.84.萘与磺酸的摩尔比为1：1.07. 每批磺化操作周期为3.67h。萘磺化釜的装料系数 为0.7.年产2-萘酚4000t，年工作日330天。
• 应用： • 适用于多品种、小批量生产 • 适应于各种不同相态组合的反应物料 • 几乎所有有机合成的单元操作
反应体积VR
• 反应体积是指设备中物料所占体积，又称有效体 积。
• 确定反应器体积的容积V的前提是确定反应器的 有效容积
• 如果由生产任务确定的VR F单Vt, 位时间的物料处理量为 FV,操作时间为t‘（包括反应时间t和辅助操作时 间t0),则反应器的有效容积V：R FV t,
间歇釜式反应器的特点及其应用
目录
特点
例题分析
• 特点： • 反应物料一次加入，产物一次取出 • 结构简单、加工方便，传质、传热效率高 • 同一瞬间反应器内各点温度、浓度分布均匀 • 非稳态操作，反应过程中，温度、浓度、反应速
度随着反应时间而变
• 操作灵活性大，便于控制和改变反应条件 • 辅助时间占的比例大，劳动强度高，生产效率低
4390
The end,thank you!
330 24
144 0.75 0.98 1.84
每小时处理物料总体积为：FV=626+270=896L
反应器的体积为： V FV t 896 3.67 4390 L
0.75
若采用2500L标准反应器两个，则反应器的生产能力后备 系数为：
反应器基础知识—化学反应器的类型
反应过程 进行的条件
操作温度：等温反应、变温反应。 操作压力：常压反应、加压反应、减压反应。 操作方式：间歌式、连续式、半连续式。 旗热方式：自热式、对外换热式、绝执斗。
相的类别和数目
根据反应过程中所涉及的物料的相态可把反应分为均相反应和 非均相反应。 均相度应：指反应过程中只存在一个相态。如气相反应、液相 反应、固相反应。 均相反应：反应过程中不只存在一个相态。如气液相反应、液固相反应、气-液-固三相反应、气-固相反应。
反应速率除考虑温度、浓度等因素外，还与相间传质速率有关。
2. 按反应器结构分类 （a） 釜式反应器； （b）管式反应器； （c）固定床反应器； （d）流化床反应器； （e）塔式反应器：板式塔、填料塔、鼓泡塔、喷雾塔
实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具 有相同流动、混和、传质、传热等特征。
。
常见的工业反应器
均相间歇反应器
半间歇反应器
连续搅拌反应器组合
轴向填充床催化反应器
流化床催化反应器
一、化学反应类型：
化学反应类型
操作温度： 操作压力： 操作方式： 换热方式：
均相反应： 非均相反应：
反应特性
反应机理：简单反应（只发生一个化学反应）、复杂反应（不 只发生一个反应，如平行反应、连串反应、自催化反应）。 反应级数：零级反应、一级反应、二级反应、分数级反应等。 不同级数的反应，反应浓度对反应速率的贡献不同。 反应分子数：单分子反应、双分子反应、三分子反应等。 可逆性：可逆反应、不可逆反应。 热效应：吸热反应、放热反应。
均相： 气相：如石油烃管式裂解炉 液相： 如乙酸丁酯的生产
非均相： g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已内酰胺缩合 l-s相：如离子交换 g-l-s相：如焦油加氢精制
间歇反应过程实验报告
间歇反应过程实验报告探究间歇反应过程中观察报告的编写方法，运用化学实验装置，观察间歇反应过程中物质的转化和能量的释放。
实验原理：间歇反应是指反应开始后一段时间内反应物快速消耗，然后反应速度逐渐降低直到反应结束的一种反应过程。
在间歇反应中，反应物会发生化学变化，生成新的物质。
该实验中，我们将观察间歇反应过程中的物质转化和能量的释放现象。
实验装置与药品：1. 装置：量筒、烧杯、显色管、酸蓝6B试剂、硫酸2. 药品：硫酸铜、金属锌片实验步骤：1. 在烧杯中加入适量的硫酸和一小块锌片。
2. 观察反应过程中锌片的颜色变化和气体的产生情况。
3. 在显色管中加入适量的酸蓝6B试剂。
4. 当反应结束后，将显色管倒置放入量筒中。
5. 观察显色管中溶液的颜色变化情况。
实验结果：在反应开始后，锌片逐渐被硫酸侵蚀，发生了化学变化。
锌片的颜色不断变淡，产生了大量的气体。
反应物硫酸和锌生成了新的物质。
在反应结束后，我们观察到显色管中溶液的颜色变化，由蓝色逐渐变为无色。
实验分析与讨论：在间歇反应过程中，锌片逐渐被硫酸侵蚀，发生了氧化反应，生成了硫酸锌和氢气。
硫酸锌是一种无色溶液，因此反应中锌片的颜色逐渐变淡，最终变为无色。
氢气是一种无色无臭的气体，在反应过程中生成大量的氢气，导致装置中观察到气泡的产生。
反应过程中的能量释放主要来源于化学反应的放热效应。
锌和硫酸之间的反应是一个放热反应，能量会以热量的形式释放出来。
因此，在观察反应过程时，可以感觉到烧杯外壁的温度升高，这是由于化学反应产生的热量传导到容器的结果。
在实验中使用了酸蓝6B试剂来观察反应结束后溶液的颜色变化。
酸蓝6B是一种酸性指示剂，它在酸性溶液中呈现蓝色，在碱性溶液中则变为无色。
实验中，当反应结束时，反应液的酸性已经被中和，所以酸蓝6B由蓝色逐渐变为无色。
实验结论：通过观察间歇反应过程中锌片颜色的变化、气体的产生以及酸蓝6B试剂颜色的变化，我们可以得出以下结论：1. 间歇反应是一种反应开始后速度逐渐减慢的反应过程。
间歇式反应器ppt课件
以上三者之中只有两个是独立的，当它们式中各量的单位
相同时：
转化 选 率择 收 性率
.
例1：邻硝基氯苯经氨化与硫化钠还原生产邻苯二胺。已 知 工 业 邻 硝 基 氯 苯 纯 度 为 98% ， 生 产 每 吨 邻 苯 二 胺 消 耗 1800kg工业邻硝基氯苯。氨化工段收率为95%。求该车间总 收率及还原工段收率。 解：反应式如下
.
4.间歇式反应器的类型
从几何形式上看：常用锅式（釜式）反应器，也有用管式 和塔式反应器的。
从所处理物料的相态上来看，有：
均相反应器：物料为气相或均液相
对反应器要求较低，一般用管式或塔式反应器
液相物料有时还装搅拌器，以提高物料扩散和
热交换
气 — 液相
非均相反应器：固液 液相— —
液相 固相
总之是单位时间内所处理的物料量或单位时间内所生产的 产品量作为计算基准。
即：kg/d
kg/h 等
.
年 产 /年量 工 作 产/天 日 量 总 原 料/天 投 料
②间歇操作：除上述外，最常用“每批投料量”或“每批生产 产品量”作为计算基准。 即 千克/批 吨/批 ③取每吨产物或原料作为计算基准，可直接求出原料消耗定额。 ④取每摩尔或每千摩尔的投料量作为计算基准。
.
⑷按操作方式分
①间歇操作（也称分批操作）反应器 ②连续操作反应器 ③半连续操作（或称半间歇操作）反应器：
原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出，而其余 则为分批加入或卸出的操作。 a.常用反应器：锅式、塔式 b.操作特征：半连续反应器中的反应物系组成必然随时间而改 变，也随反应器内的位置而改变。 c.适用场合：改变连续流动物料的加料速度，可调节反应速率。
⑸传动装置
间歇式反应器自控设计说明书
0～0.4Mpa
1
温度变送器
STT2SM-0-TNS-00-C
主型号：STT2SM-现场安装316不锈钢表壳、1/2“NPT电气接口、数显表头-汉语说明书
0～200℃
1
双金属温度计
WSSF-481
表盘直径：φ100mm；外壳材质：304ss；精度：±1.0%；防护等级：IP65；表玻璃材质：仪表玻璃；保护管材质：304SS；保护管尺寸：φ8mm；可动外螺纹连接；连接尺寸：M27×2M；带不锈钢位号牌；
整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。
一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。
2、串级控制系统的设计
第二周
进行仪表选型及调节阀计算；绘制单回路图。绘制仪表接线端子图；供电系统图，填写自控设备相应表格。
2010.11.5～2010.11.14
第三周
完成并提交课程设计说明书及相关电子文档。课程设计答辩。
2010.11.15～2010.11.19
五、指导教师评语及学生成绩
指导教师评语:
年月日
成绩
指导教师(签字):
主要技术性能：
防爆标志：Ex（ia）ⅡC
传输精度：±0.2%×F.S
危险区允许输入信号：直流电流：0-10mA、4-20mA
2、熟练掌握工业过程控制系统的常规设计过程，培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；
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间歇反应
1.对工艺流程的理解：
间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。
本工艺过程的产品2—巯基苯并噻唑就是橡胶制品硫化促进剂DM2,2-二硫代苯并噻唑的中间产品它本身也是硫化促进剂但活性不如DM。
全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。
考虑到突出重点将备料工序略去。
则缩合工序共有三种原料多硫化钠Na2Sn、邻硝基氯苯C6H4CLNO2及二硫化碳CS2。
主反应如下：
2C6H4NCLO2+Na2Sn→C12H8N2S2O4+2NaCL+(n-2)S↓
C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn→
2C7H4NS2Na+2H2S↑+3Na2S2O3+(3n+4)S↓
副反应如下：
C6H4NCLO2+Na2Sn+H2O→C6H6NCL+Na2S2O3+S↓
工艺流程如下：
来自备料工序的CS2、C6H4CLNO2、Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中，经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中，釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制，设有分程控制TIC101，只控制冷却水。
通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度，来获得较高的收率及确保反应过程安全。
在本工艺流程中，主反应的活化能要比副反应的活化能要高，因此升温后更利于反应收率。
在90℃的时候，主反应和副反应的速度比较接近，因此要尽量延长反应温度在90℃以上时的时间，以获得更多的主反应产物。
2.对自动控制的理解：
该反应物自动控制，主要涉及Ⅰ.多硫化钠植被反应中S、Na2S、和H2O进入过程的手动控制Ⅱ.邻硝基氯苯从储槽F2由压缩空气HV-5驱动途径HV-7到F4的过程的手动控制。
Ⅲ.C2S从储槽F3由水入口阀HV-9驱动途径HV-10到储槽F5的过程的手动控制。
3.实验现象记录：
Ⅰ.最佳工作状态：
Ⅱ.开车评价
Ⅲ.控制面板（产量）
Ⅳ.停车趋势图T1:
T2：
4.意见和建议
可否将R2反应罐的HV17夹套蒸汽加热阀、HV18夹套水冷却阀、HV19蛇管水冷却阀改为自动控制系统？。