河北科技大学化学与制药工程学院：《化学反应工程》课程PPT教学课件（讲稿）第三章 理想流动反应器（3.1）流动模型概述

第三章型想流数风加器 河北科技大学化学与制药工程学院 College of Chemical and Pharmaceutical Engineering Hebei University of Science and Technology

第三章 理想流动反应器 河北科技大学化学与制药工程学院 College of Chemical and Pharmaceutical Engineering Hebei University of Science and Technology

第三章理想流动反应器 反应器选 设计和优 数学 模型 反应器中的 流动状况影 流动对实际过程 响反应结果 模型 的简化 建立模型的理想非理想 理想气体 基本方法模型 模型 状态方程

反应器选型、 设计和优化 反应器中的 流动状况影 响反应结果 数学 模型 流动 模型 对实际过程 的简化 理想 模型 非理想 模型 第三章 理想流动反应器 建立模型的 基本方法 理想气体 状态方程

第三章理想流动反应器 间是 歇反应器 a 平推流反应器」完全没有混 连续流动反应器→ (b) 全混流反应器」混极大( 加料均匀混合 加料 物 均匀混合 (a) (b) 物

间歇反应器 平推流反应器 全混流反应器 连续流动反应器 第三章 理想流动反应器 完全没有返混 返混极大 (a) (b) (c)

第三章理想流动反应器 °间歇搅拌反应器 Batch stirred Tank reactor(BsTR) This unit can be depicted as shown in the right figure, with the following essential components a)A vessel capable of containing a volume V of reaction fluid 发物 bA surface unable for heat exchange. c)Astirring system to mix the reactants at the start of the operation if required, and to facilitate heat transfer with the heat exchange surface

•间歇搅拌反应器 Batch Stirred Tank Reactor (BSTR) 第三章 理想流动反应器 This unit can be depicted as shown in the right figure, with the following essential components: a) A vessel capable of containing a volume V of reaction fluid. b) A surface unable for heat exchange. c) A stirring system to mix the reactants at the start of the operation if required, and to facilitate heat transfer with the heat exchange surface

特点: 反应物料阃歇加入与取幽,反应物料的滠 度和浓度等操作参数随时间而变,不随空 间丘置而变,所有粉料质点在反应內经 所祖同的反应时阆

特点： 反应物料间歇加入与取出，反应物料的温 度和浓度等操作参数随时间而变，不随空 间位置而变，所有物料质点在反应器内经 历相同的反应时间

第三章理想流动反应器 第一节流动模型概述 平推流反应器 Piston Flow Reactor(PFR) 活塞流模型或理想置换模型 This type of units is illustrated in the following figure. This reactor consists of a tube inside which the reaction medium flows. This makes it the simplest structure conceivable for a continuous operation system. The heat exchange necessary to add heat to the system or to remove it generally occurs across the tube wall

第三章 理想流动反应器 第一节 流动模型概述 • 平推流反应器 Piston Flow Reactor (PFR) 活塞流模型或理想置换模型 This type of units is illustrated in the following figure. This reactor consists of a tube inside which the reaction medium flows. This makes i t t h e s i m p l e s t s t r u c t u r e conceivable f or a continuou s o p e r a ti o n s ys t em . Th e h ea t exchange necessary to add heat to the system or to remove it generally occurs ac ros s the tube wall

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

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

第三章理想流动反应器 第一节流动模型概述 全混流反应器 Continued stirred tank reactor(csTR) 连续搅拌槽式反应器 或理想混合反应器 This reactor essentially comprises a tank equipped with a stirring system, a feed pipe and a withdrawal pipe. It is assumed that, at any point of such a unit. the intensive variables such as 进料 出料 concentrations and temperature, have the same value. The same unit is also provided with continuous reactant feed and continuous withdrawal to remove the reaction mixture containing the reaction products

第三章 理想流动反应器 • 全混流反应器 Continued Stirred Tank Reactor (CSTR) 第一节 流动模型概述 连续搅拌槽式反应器 或理想混合反应器 This reactor essentially comprises a tank equipped with a stirring system, a feed pipe and a withdrawal pipe. It is assumed that, at any point of such a unit, the intensive variables, such as concentrations and temperature, have the same value. The same unit is also provided with continuous reactant feed and continuous withdrawal to r e m o v e t h e r e a c ti o n mi x t u r e containing the reaction products

假设:反应物料以稳定流量流入反应器,在反 应器中,刚进入的新鲜物料与存留在反应 器中的物料瞬间达到完全混合。 特点:反应器中所有空间位置的物料参数都是均 的,而且等于反应器出口处的物料性质, 物料质点在反应器中的停留时间参差不齐, 有的很长,有的很短,形成一个停留时间 分布

假设：反应物料以稳定流量流入反应器，在反 应器中，刚进入的新鲜物料与存留在反应 器中的物料瞬间达到完全混合。 特点：反应器中所有空间位置的物料参数都是均 匀的，而且等于反应器出口处的物料性质， 物料质点在反应器中的停留时间参差不齐， 有的很长，有的很短，形成一个停留时间 分布

第三章理想流动反应器 第一节流动模型概述 ●年龄 反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间; 是对仍留在反应器中的物料质点而言的。 寿命 反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间; 是对已经离开反应器的物料质点而言的。 返混: 又称逆向返混,不同年龄的质点之间的混合。 是时间概念上的混合

•年龄 反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间； 是对仍留在反应器中的物料质点而言的。 •寿命 反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间； 是对已经离开反应器的物料质点而言的。 第三章 理想流动反应器 第一节 流动模型概述 返混： 又称逆向返混，不同年龄的质点之间的混合。 是时间概念上的混合