《高等化学反应工程》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 釜式及均相管式反应器

第三章釜式及均相管式反应器

第三章 釜式及均相管式反应器

主要内容：第一节间歇釜式反应器第二节平推流反应器第三节全混流反应器第四节多级全混流反应器的串联及优化第五节理想流动反应器的组合与反应器体积比较第六节多重反应的选择率

主要内容： 第一节 间歇釜式反应器 第二节 平推流反应器 第三节 全混流反应器 第四节 多级全混流反应器的串联及优化 第五节 理想流动反应器的组合与反应器 体积比较 第六节 多重反应的选择率

第一节间歇釜式反应器一，间歇反应器的特征工业上充分搅拌的间歇反应器接近于理想间歇反应器1.反应器内物料达到分子尺度均匀混合，浓度处处相等可排除物质传递对反应过程的影响：2.反应器内各处温度相等，不需考虑反应器内热量传递；3.反应物料同时加入文同时取出，物料的反应时间相同！

第一节 间歇釜式反应器 一. 间歇反应器的特征 工业上充分搅拌的间歇反应器接近于理想间歇反应器 1. 反应器内物料达到分子尺度均匀混合，浓度处处相等， 可排除物质传递对反应过程的影响; 2. 反应器内各处温度相等，不需考虑反应器内热量传递; 3. 反应物料同时加入又同时取出，物料的反应时间相同

间歇反应器性能的数学描述1.反应时间t一X的关系在反应器中，物料浓度和温度是均匀的，只随反应时间变化，可以通过物料衡算求出反应时间t和x的关系式，衡算对象：关键组分A衡算基准：整个反应器（V）在dt时间内对A作物料衡算：[A流入量]=[A流出量]+[A反应量]+[A累积量]O= 0+r Vrdt + dn

二. 间歇反应器性能的数学描述 1. 反应时间t－XA的关系 在反应器中，物料浓度和温度是均匀的，只随反应时间 变化，可以通过物料衡算求出反应时间t 和 xA的关系式。 衡算对象：关键组分A 衡算基准：整个反应器（V） 在dt时间内对A作物料衡算： [A流入量] = [A流出量] +[ A反应量] + [A累积量] V A VR dt dnA 0 = 0+ r +

dndx(n =no(1-x)AnAORdtdt美40xdxCAt = nAO积分dCAVRrAdxLCAO等容过程dCn40VJCAOVRAA上式适用于等容、等温和变温的各种反应系统

0 0 0 A A A A A A A C C x C dC dx C     =   = − － 积分 等容过程 上式适用于等容、等温和变温的各种反应系统。 ( (1 )) 0 A A0 A A A A A R n n x dt dx n dt dn r V = − = = −  = Af x R A A A V r dx t n 0 0    = = = − Af A Af Af C C A A x A A A x A A R A r dC r dx C r dx V n t 0 0 0 0 0

2.反应时间的计算已知反应动力学方程和组分A的浓度变化，就能按式dcn40A0A0计算反应时间。一般采用数值积分或图解法。如下图所示

2. 反应时间的计算 已知反应动力学方程和组分A的浓度变化，就能按式 计算反应时间。 一般采用数值积分或图解法。如下图所示。    = = = − Af A Af Af C C A A x A A A x A A R A r dC r dx C r dx V n t 0 0 0 0 0

图解积分示意图dx1CAodC上YAAOA[ra]-1[ra]-1t/CAOXAOCAOCAxXAfAf

图解积分示意图 t/cA0 [rA] -1 x x Af xA0 t [rA] -1 CAf CA0 CA A0 Af C A C A dC t r = 0  0 Af x A A A t dx C r = 

3.实际操作时间实际操作时间=反应时间t+辅助时间t辅助时间包括加料、调温、卸料和清洗等时间。4.反应体积VrR= V'(t+t')式中V为单位时间所处理的物料量

3. 实际操作时间 实际操作时间=反应时间 t + 辅助时间 t′ 辅助时间包括加料、调温、卸料和清洗等时间。 4. 反应体积 VR= V′(t+t′) 式中V′为单位时间所处理的物料量

三.间歇反应器中的单一反应设有单一反应 A一Pr =kCr动力学方程为dcdxnX.AfAfA1A0AAO0LCAORA积分上式，i可计算A的残余浓度和转化率

三. 间歇反应器中的单一反应 设有单一反应 A→P 动力学方程为 A n A r kC = 积分上式，可计算A的残余浓度和转化率。    = = = − Af A Af Af C C A A x A A A x A A R A r dC r dx C r dx V n t 0 0 0 0 0

1.残余浓度式计算经反应时间t后A的残余浓度。2.转化率式计算经反应时间t后A的转化率。A的残余浓度和转化率可用公式A0计算。间歇反应器中反应速率、转化率和残余浓度的计算结果列于表（3一1）

1.残余浓度式 计算经反应时间t后A的残余浓度。 2.转化率式 计算经反应时间t后A的转化率。 A的残余浓度和转化率可用公式 计算。 间歇反应器中反应速率、转化率和残余浓度的计算结果 列于表（3－1）。   = = = − Af A Af Af C C A A x A A A x A A R A r dC r dx C r dx V n t 0 0 0 0 0