合肥工业大学：《化学反应工程》第三章 理想流动反应器

第三章理想流动反应器 第一节流动模型概述 第二节理想流动反应器 合肥工业大学化工学院 Hefei universi ity of technology School of chemical engineering

第三章 理想流动反应器 合肥工业大学化工学院 Hefei university of technology School of chemical engineering 第一节 流动模型概述 第二节 理想流动反应器

第一节流动模型概述 3-1反应器中流体的流动模型 3-2反应器设计的基本方程 间歇过程一一时间变化过程间歇反应器sw 流动过程一一空间变化过程三釜串联s 平推流反应器swf 实例1:管式反应器 实例2:串联釜式反应器

第一节 流动模型概述 3－1反应器中流体的流动模型 3－2 反应器设计的基本方程 v 间歇过程－－时间变化过程间歇反应器.swf v 流动过程－－空间变化过程三釜串联.swf 平推流反应器.swf 实例1：管式反应器 实例2：串联釜式反应器

Schematic of a steam Cracker for Ethylene Production from Naphtha 125 bar stear Crack gas Steam I b Crack gas cooler convection one Naphtha preheater burner Naphtha zin heating gas Radiation zone

Schematic of a Steam Cracker for Ethylene Production from Naphtha heating gas Crack gas cooler Crack gas 125 bar steam Steam Naphtha preheater Naphtha burner Radiation zone convection zone F e e d w ater

High Pressure Polymerisation of Ethylene Pressure 1500-2500bar(1bar=0.1MPa) Residence time 100-150s Reactor Diam.34-50mm;L=400-900m 1c10° reser Tubular reactor and stirred tank purge 1500-3000bar LP-compressorHP-compressor -stripper Wax separation 150-300at LP-stri compression polymerisation deposition

High Pressure Polymerisation of Ethylene Pressure : 1500 –2500 bar（1bar＝0.1MPa） Residence time: 100 –150 s Reactor: Diam. 34 – 50 mm; L = 400 –900 m compression purge polymerisation deposition LP-stripper HP-stripper 150-300at LP-compressor HP-compressor 1500-3000bar Tubular reactor and stirred tank Wax separation

串联反应釜

串联反应釜

3-1反应器中流体的流动模型 流动模型:反应器中流体流体与返混的描述 理想流动模型 Semi-)Batch reactor 非理想流动模型 Plug-Flow Reactor(PFR) Dispersion Stirred tank cascade Recycle reactor Continuous stirred tank(CSTR)

流动模型：反应器中流体流体与返混的描述 理想流动模型 非理想流动模型 Plug-Flow Reactor (PFR) Dispersion Recycle reactor Continuous stirred tank (CSTR) (Semi-)Batch reactor Stirred tank cascade 3－1反应器中流体的流动模型

3—1反应器中流体的流动模型 、理想流动模型 Outlet= f(inlet, kinetics, contacting pattern) 流动模型:简化,抽象 平推流模型: Plug-Flow Reactor(PFR) 全混流模型: Continuous stirred tank reactor(CSTR)

3－1反应器中流体的流动模型 一、理想流动模型 Outlet = f(inlet, kinetics, contacting pattern) 流动模型：简化，抽象 平推流模型： Plug-Flow Reactor (PFR) 全混流模型： Continuous stirred tank reactor(CSTR)

、理想流动模型 (1)平推流模型 V。C 0 AO Af 出料 进料

（1）平推流模型 CAf 出料 进料 V0 CA0 一、理想流动模型

PFR:平推流 假设:反应物料以稳定流量流入反应器,在反 应器中平行地像气缸活塞一样向前移动 特点:沿着物料的流动方向,物料的温度、浓度 不断变化,而垂直于物料流动方向的任 截面上物料的所有参数,如温度、浓度、 压力、流速都相同,因此,所有物料质点 在反应器中具有相同的停留时间,反应器 中不存在返混

PFR：平推流 假设：反应物料以稳定流量流入反应器，在反 应器中平行地像气缸活塞一样向前移动 特点：沿着物料的流动方向，物料的温度、浓度 不断变化，而垂直于物料流动方向的任一 截面上物料的所有参数，如温度、浓度、 压力、流速都相同，因此，所有物料质点 在反应器中具有相同的停留时间，反应器 中不存在返混

° Plug flow reactor z/2 XX+δx posItion time X=0 -X=z2 =Z 2

• Plug flow reactor X=Z/2 X=Z CA,O CA, out CA t x = 0 time Z/2 Z CA,O CA, out CA x position x x + x x 0 Z Z/2