化學反應工程 3.2 平推流反應器PFR

1、活塞流反應器PFR平推流反應器的特點n流體在管內(nèi)作平推流流動具有如下特征： q 在與流動方向呈垂直的截面上沒有流速分布； q 而在流體流動的方向不存流體質(zhì)點間的混合，即無返混現(xiàn)象； q 離開平推流反應器的所有流體質(zhì)點均具有相同的平均停留時間()，而這個停留時間就等于反應時間t。 n對于平推流反應器，停留時間和平均停留時間是一致的，基本的設計方程的累積量中單位時間的量反應中單位時間的量單位時間流出的量單位時間進入AdVrAdVrdVrdVrdVrdFdVrdFFFAAAAAAFAFAdFArAdV0產(chǎn)物產(chǎn)物P的設計方程的設計方程dVdFrPP反應器體積的計算AAAArxAAATccxAAAAAT

2、VrAATATArdxcvrdxFrdcvdVVxcvcvF0000000100AAAAFFFxAxAAArdxFV00對等溫、恒容反應體系對等溫、恒容反應體系AAAccAAxAAArdcrdxc000,例題n對于一級不可逆反應方程：n在平推流反應器完成上述一級反應，如k0.01s1，體積流量為10-3 m3s-1，試計算轉(zhuǎn)化率達到30%時所用的反應時間。 AAkcrBA,間歇釜式反應器設計和平推流反應器計算例題間歇釜式反應器設計和平推流反應器計算例題例題 工廠采用間歇反應器以硫酸為催化劑使已二酸與已二醇以等摩爾比在70下進行縮聚反應生產(chǎn)醇酸樹脂，實驗測得該反應的速率方程式為： （-rA）=k

3、CACB式中： （-rA）-以已二酸組分計的反應速率，kmol.L-1.min-1 k-反應速率常數(shù)，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分別為已二酸和已二醇的濃度，kmol.L-1 CA0、CB0均為0.004 kmol.L-1求：已二酸的轉(zhuǎn)化率分別為xA=0.5、0.6、0.8所需的反應時間分別為多少？若每天處理已二酸2400kg，轉(zhuǎn)化率為80%，每批操作的輔助時間為1小時，試計算確定反應器的體積大小。l 若在PFR反應器中，轉(zhuǎn)化率為80% ，操作條件和產(chǎn)量與間歇反應器條件一樣，試計算PFR反應器的有效容積。 l 若在CSTR反應器中，轉(zhuǎn)化率為80% ，操作條件和產(chǎn)量與間歇反

4、應器條件一樣，試計算CSTR 反應器的有效容積。 解：求達到一定的轉(zhuǎn)化率所需時間：計量方程式中， A、B的初始濃度相同，則反應動力學方程可寫為： 由于反應為液相等溫過程，故可按恒容處理，可將已知數(shù)據(jù)代入操作方程求解：1BA2AAkc)r(AAAxxkct110 計算結(jié)果 xA=0.5 t=2.10h xA=0.6 t=3.18h xA=0.8 t=8.47h反應器體積的計算VT=vT(t+t0) FA0=2400/(24*146)=0.685kmol/hvT=0.685/0.004=171L/h生產(chǎn)周期=反應時間+輔助時間=t + t0 =8.47+1=9.47h反應有效體積： V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L00AATcFv 平推流反應器平推流反應器30020200045. 1144847. 817147. 8min5088 . 018 . 0004. 097. 11111mLvVhxxkcxkcdxcrdxcvVTAAAxAAAAxAAATAAn全混流反應器322020234. 772348 . 01004. 06097. 18 . 0171)1 ()1 (mLxkcxvVxkcxVAAATAAAT間歇反應器達到間歇反應器達到80%的轉(zhuǎn)化率，的轉(zhuǎn)化率，V1.63m3平推流反應器達到平推流反應器達到80%的轉(zhuǎn)化率，的轉(zhuǎn)化率，V1.45m3全混流反應