信阳师范大学：《化学反应工程基本原理》课程教学资源（PPT课件）第四章 理想流动管式反应器

第四章理想流动管式反应器 Cu

第四章 理想流动管式反应器

本章目录： 4.1理想流动管式反应器的特点 4.2理想流动管式反应器基本方程式 4.3空时、空速和停留时间 4.4反应前后分子数变化的气相反应

本章目录： 4.1 理想流动管式反应器的特点 4.2 理想流动管式反应器基本方程式 4.3 空时、空速和停留时间 4.4 反应前后分子数变化的气相反应

4.1理想流动管式反应器（PFR)的特点 连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数，不 随时间而变化；径向速度均匀，径向也不存在浓度分布；反应 速率随空间位置的变化而变化。所有物料在反应器内的停留时 间都相同，返混为零。 Gas inlet 8 气1 Tube plate a■03 Tube 液 Buffle 液 Gas outlet

4.1理想流动管式反应器（PFR）的特点 连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数，不 随时间而变化；径向速度均匀，径向也不存在浓度分布；反应 速率随空间位置的变化而变化。所有物料在反应器内的停留时 间都相同，返混为零

Tube reactor

Tube reactor

裂解炉 用于乙烯生产的管式裂解炉

裂解炉 用于乙烯生产的管式裂解炉

2、 理想流动管式反应器计算的基本公式： dV FA+dFA XAf FA (-rA)dV FA+dFA 0 流入量=流出量+反应量+累积量 F=(F+dF)+(-ra)dv FA4=F40(I-x4) Fodx =(-ra)dv

V0 CA0 CAf xAf FA FA+dFA (-rA)dV dV FA FA+ dFA 2、 理想流动管式反应器计算的基本公式： 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 0 A A 0 0 F (F ) ( ) (1 ) ( ) A A A A A A A A dF r dV F F x F dx r dV = + + − = − = −

对整个反应器，边界条件：1=0，x4=0; I=L,xA=XA 则：V=F40J (-r4) 该式需满足以下条件方可求解： (1)等温理想流动管式反应器，反应速率常数可移 至积分号外： (2)绝热理想流动管式反应器，反应物料沿反应器 长度的温度变化可通过热量衡算与反应转化率 关联，反应速率常数可转化为转化率的函数

0 0 0; , : ( ) Af A A Af x A A A l x l L x x dx V F r = = = = = −  对整个反应器,边界条件: 0, 则 该式需满足以下条件方可求解: (1)等温理想流动管式反应器，反应速率常数可移 至积分号外； (2)绝热理想流动管式反应器，反应物料沿反应器 长度的温度变化可通过热量衡算与反应转化率 关联，反应速率常数可转化为转化率的函数

对固定床反应器，只要满足平推流的假设 上式同样适用，若反应速率用(-rA)w表示则 Faod=（-rA)mdW 实验室常用管式反应器测定反应速率。当一 次通过理想流动管式反应器后，反应物料转化 率较大时，称为积分反应器。实验时可改变流 量，测定转化率，求反应速率 (-r4)=FA0 dV d (-TA)m=F40 dw d(w/F)

对固定床反应器，只要满足平推流的假设， 上式同样适用，若反应速率用(-rA)W表示，则 实验室常用管式反应器测定反应速率。当一 次通过理想流动管式反应器后，反应物料转化 率较大时，称为积分反应器。实验时可改变流 量，测定转化率，求反应速率 0 ( ) A x A W A F d r dW = − 0 0 0 ( ) ( ) ( / ) A A A x A A x x A W A A d r F dV d d r F dW d W F − = − = =

平推流反应器计算的基本公式： dVR Vo Af VoCAo(1-XA) (-radVr VoCAo(1-XA-dxA) 流入量=流出量+反应量+累积量 VoCo(1-x)=VoC4o(1-x4-dx)+(-ra)dVR

V0 CA0 CAf x xAf Af=0 v0 cA0(1- xA) v0 cA0 (1- xA-dxA) (-rA)dVR dVR xA xA+ dxA 平推流反应器计算的基本公式： 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 0 0 0 0 0 (1 ) (1 ) ( ) V C x V C x dx r dV A A A A A A R − = − − + −

二.平推流反应器计算的基本公式： VoCao(1-x)=VoCAo(1-Xa-dx)+(-ra)dVR VOCaodx=(-rA)dvR ,-YCf (-rA) (-rA) BSTR与FPR的等效性 dx A

二. 平推流反应器计算的基本公式： 0 0 0 0 (1 ) (1 ) ( ) V C x V C x dx r dV A A A A A A R − = − − + − 0 0 A ( ) V C dx r dV A A R = − Af A 0 A0 0 ( ) X R A dx V V C r = −  0 VR V  = 0 0 ( ) Af x A A A dx t C r = −  Af A A0 0 ( ) x A dx C r  = −  BSTR与FPR的等效性