釜式反应器--化工PPT优秀课件

VR V0
，量纲： 时间
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3.3 等温条件下，分批式操作的完全混 合反应器（BR）理想反应器的设计分析
3.3.1 概述
★分批式（又称间歇）操作：
是指反应物料一次投入反应器内，而在反 应过程中不再向反应器投料，也不向外排出 反应物，待反应达到要求的转化率后再全部 放出反应产物。
2.停留时间：是指反应物料从进入反应器的 时刻算起到它们离开反应器的时刻为止，所用 的时间。(主要用于连续流动反应器)。--P127
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３.平均停留时间 ---P134
流体微元平均经历的时间称为平均停留 时间 。
４.空间时间----P66
是反应器的有效体积VR与进料的体积流量 V0之比。物理意义是处理一个反应器体积的 物料所需要的时间。反映反应器的生产强度。
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3.3.2 间歇反应器体积计算
（1）反应时间的计算
若反应： ABR
以反应物A为关键组分，A的反应速率记作（ - rA ），根据间 歇反应器的特点，在单位时间内对整个反应器VR作物料衡算：
单 A的位 流 时 入 单 A的 间 量 位 流 时 出 单 A的 间 量 位 反 时 应 的 反 间 量 积 应 A 累 器速 中
第三章 釜式反应器
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反应器的分析与设计是《反应工程》的重要组 成部分和主要任务。反应器设计的任务就是 确定进行化学反应的最佳操作条件和完成规 定的生产任务所需的反应器体积和主要寸。
对于反应器的分析计算需要建立适当的数学模 型，本章将针对两类理想的反应器模型（间 歇釜式反应器模型和全混流反应器模型）进 行讨论和分析，考察反应器性能与各种因素 的关系，反应器性能的优化设计问题等。具 体内容包括：
rAkCA 01XA
1
tkCA 0
0xA1 dX xA A1 1 X A kC 1 A 0 1(1)
当 1 时， t 1 ln 1
k 1 XA
思考：从上式可得出什么结论？--P58
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（2）反应器有效体积VR的计算
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研究内容 3.1 等温间歇釜式反应器的计算（单一反应） 3.2 等温间歇釜式反应器的计算（复合反应） 3.3 全混流反应器的设计 3.4 全混流反应器的串联与并联 3.5 釜式反应器中复合反应的收率与选择性 3.6 变温间歇釜式反应器的计算 3.7 全混流反应器的定态操作与分析
许多反应过程的热效应大
工艺条件变化范围宽
反应介质的腐蚀性
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3.1 概述
※反应器开发的三个任务 根据反应动力学特性，选择合适的反应
器形式 结合动力学和反应器特性，确定操作方
式和优化操作条件 根据产量，设计反应装置，确定反应器
的几何尺寸，并进行评价。
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平推流反应器的定义; 指器内反应物料以相同的流
速和一致的方向进行移动，完全 不存在不同停留时间的物料的混 合。不存在返混。
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3.2 反应器操作中的几个术语
1.反应时间：是指反应物料进入反应器后， 从实际发生反应的时刻起，到反应达某个转化 率时所需的时间。(主要用于间歇反应器)P57
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深入理解
◆变温间歇釜式反应器的计算。
广泛了解
▪ 串联釜式反应器最佳体积的求取方法。 ▪ 连续釜式反应器的多定态分析与计算。 ▪ 产生多定态点的原因，着火点与熄火点
的概念
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3.1 概述
※反应的特点及其对反应器的要求
化学反应复杂
反应物料的相态多样性：如固相反应就 难于在搅拌反应器中进行连续操作；非 均相反应要求传质效果要好。
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重点掌握
❖ 等温间歇釜式反应器的计算（单一反应、平行与 连串反应）。
❖ 连续釜式反应器的计算 。
❖ 空时和空速的概念及其在反应器设计计算中的应 用。
❖ 连续釜式反应器的串联和并联。
❖ 釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析，连 接和加料方式的选择。
❖ 连续釜式反应器的热量衡算式的建立与应用。
CA CA0
drC A A （VR恒定）
t为使A反应达到所要求转化率xA所需时 间，而不是一批产品生产所需时间。
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上述积分式可用解析法、数值法、图解法 （恒容时，如下图）进行求解。
来自百度文库
1/rA —xA
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t/CA0
1/rA —CA
t
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若反应速率方程： rA kCA
0
0
rA VR d（VRCA） dt
即：
rA
VR
d（VRCA）dnA
dt
dt
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nAnA0(1xA)
dnAnA0dxA
上式写成转化率的形式：
nA0
dxA dt
(rA)VR
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积分得
t nA0
xA dxA 0 VR(rA)
t
CA0
xA 0
dxA rA
★充分（完全）混合：
指反应器内的物料在搅拌的作用下，其参数（如 温度，浓度等）各处均一。
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★间歇反应器特点
反应物料一次加入，产物一次取出。 物料充分混合，无返混；同一瞬时，反应器内各点温度相
同、浓度相同；而且出料与反应器内物料的最终组成相同； 所有物料在反应器内的反应时间（停留时间）相同。 非稳态操作，反应器内浓度、温度随反应时间连续变化。 具有周期性 具有灵活性
※反应器的特性： 是指器内反应流体的流动状态、混合状 态以及器内的传热性能等，它们又将随 反应器的几何结构和几何尺寸而异。
※均相反应的特点： 反应过程中不存在相间传递过程，影响 反应速率物理因素只有物料的混合和流 动状态两个方面。
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3.1 概述
※ 均相反应器按物料的混合状态分类
反应器
间歇反应器BR 完全混合型
反应器
全混流反应器
活塞流反应器
CSTR
PFR
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完全混合反应器的定义 是指器内反应流体处于完全混
合状态，在反应器内的混合是瞬间 完成的，以致在整个反应器内各处 物料的浓度和温度完全相同。且等 于反应器出口处物料浓度和温度， 返混达最大限度。
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