《化學反應(yīng)工程》陳甘棠編著課件《均相反應(yīng)器》資料

1、3.3.均相理想反應(yīng)器均相理想反應(yīng)器l反應(yīng)器內(nèi)流體的流動與混合狀態(tài)反應(yīng)器內(nèi)流體的流動與混合狀態(tài)u 返混：不同停留時間的流體微團之間的混返混：不同停留時間的流體微團之間的混 合稱之為返混。合稱之為返混。u 停留時間：停留時間：u 空時和空速：空時和空速：u返混無窮大：返混無窮大： 理想混合，是指反應(yīng)流體在反應(yīng)器內(nèi)的理想混合，是指反應(yīng)流體在反應(yīng)器內(nèi)的混合瞬間混合瞬間完成，混合所需的時間可以忽略。完成，混合所需的時間可以忽略。反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)各點的物料具有相同的溫度和濃度各點的物料具有相同的溫度和濃度且等于反應(yīng)器出口物料的溫度和濃度。且等于反應(yīng)器出口物料的溫度和濃度。u返混為零：返混為零： 反應(yīng)物料

2、在反應(yīng)器內(nèi)以反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)以同一流速同一流速和和沿同沿同一方向流動一方向流動，所有的物料質(zhì)點在反應(yīng)器內(nèi)的，所有的物料質(zhì)點在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間都相同，不存在返混。停留時間都相同，不存在返混。 全全混混流流反反應(yīng)應(yīng)器器 平推流反應(yīng)器理理想想反反應(yīng)應(yīng)器器l根據(jù)流動模型，理想反應(yīng)器分為：根據(jù)流動模型，理想反應(yīng)器分為：3.1 3.1 間歇操作的完全混合反應(yīng)器間歇操作的完全混合反應(yīng)器n特點特點n釜式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)：釜式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)： 加熱方式加熱方式 攪拌器形式攪拌器形式 溫度測量溫度測量一、間歇反應(yīng)器特點一、間歇反應(yīng)器特點n1. 1. 反應(yīng)物料一次加入，產(chǎn)物一次取出。需反應(yīng)物料一次加入，產(chǎn)物一次取出。需要

3、一定非生產(chǎn)性時間；要一定非生產(chǎn)性時間；n2. 2.非穩(wěn)態(tài)操作，反應(yīng)器內(nèi)濃度、溫度隨反應(yīng)非穩(wěn)態(tài)操作，反應(yīng)器內(nèi)濃度、溫度隨反應(yīng)時間連續(xù)變化，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定；時間連續(xù)變化，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定；n3. 3.同一瞬時，反應(yīng)器內(nèi)各點溫度相同、濃度同一瞬時，反應(yīng)器內(nèi)各點溫度相同、濃度相同。相同。夾套式蒸汽加熱反應(yīng)釜夾套式蒸汽加熱反應(yīng)釜內(nèi)外盤管式加熱不銹內(nèi)外盤管式加熱不銹鋼反應(yīng)釜鋼反應(yīng)釜裝配式熱電偶裝配式熱電偶鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶WRNK仿進口桿式傳感器仿進口可調(diào)節(jié)壓簧螺釘式熱電偶仿進口可調(diào)節(jié)壓簧螺釘式熱電偶二、間歇反應(yīng)器計算二、間歇反應(yīng)器計算1.反應(yīng)時間的計算反應(yīng)時間的計算 根據(jù)物料衡算根據(jù)物料衡算的積累速

4、度反應(yīng)器中的反應(yīng)量單位時間的流出量單位時間的流入量單位時間AAAARAVrAdndtRAVrAdndt 即：即：對于間歇系統(tǒng)達到一定轉(zhuǎn)化率所需時間取決于對于間歇系統(tǒng)達到一定轉(zhuǎn)化率所需時間取決于反應(yīng)速率，而與反應(yīng)器體積大小無關(guān)；反應(yīng)器反應(yīng)速率，而與反應(yīng)器體積大小無關(guān)；反應(yīng)器的大小由處理量決定。的大小由處理量決定。AxRAAAVrdxnt0000AfAxAAxAdxtCr積分得積分得(1)：恒容時：恒容時：間歇反應(yīng)器的間歇反應(yīng)器的設(shè)計方程設(shè)計方程（1）間歇釜反應(yīng)器圖解間歇釜反應(yīng)器圖解CACAfCA0AfACCAArdCt0Ar1Ar1xAxA0 xAfAfAxxAAArdxCt00/2. 反應(yīng)器有

5、效體積反應(yīng)器有效體積VR的計算的計算 一個操作周期時間：一個操作周期時間：(tt0) 物料處理量為物料處理量為v0(m3/h)反應(yīng)器的有效體積反應(yīng)器的有效體積 VR=v0 (tt0)式中：式中：t0 輔助生產(chǎn)時間，包括加料、排料、輔助生產(chǎn)時間，包括加料、排料、 洗反應(yīng)器和洗反應(yīng)器和物料的升溫、冷卻。物料的升溫、冷卻。v0 平均每小時反應(yīng)物料的體積處理量。平均每小時反應(yīng)物料的體積處理量。3.反應(yīng)器實際體積反應(yīng)器實際體積V的計算的計算 反應(yīng)器的實際體積是考慮了裝料系數(shù)后的實際反應(yīng)器的實際體積是考慮了裝料系數(shù)后的實際體積體積( (不包括換熱器攪拌器的體積不包括換熱器攪拌器的體積) )。RVV 是裝料

6、系數(shù)，一般為是裝料系數(shù)，一般為0.40.85，n不起泡、不沸騰物料取不起泡、不沸騰物料取0.70.85，n起泡、沸騰物料取起泡、沸騰物料取0.40.6。n理想間歇反應(yīng)器中簡單反應(yīng)的結(jié)果理想間歇反應(yīng)器中簡單反應(yīng)的結(jié)果反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)速率式反應(yīng)速率式轉(zhuǎn)化率式轉(zhuǎn)化率式零級零級rA=kkt=cA0 xA一級一級rA=kcA二級二級rA=kcA21ln11ktAAktxex或 00011AAAAAAc ktxc ktxxc kt或 + 例例3-1 擬在等溫間歇反應(yīng)器進行氯乙醇的皂化反擬在等溫間歇反應(yīng)器進行氯乙醇的皂化反應(yīng)：應(yīng)：ClCH2CH2OHNaHCO3 OHCH2CH2OH NaClCO2乙二

7、醇產(chǎn)量為乙二醇產(chǎn)量為20kgh。使用使用15的的NaHCO3水溶水溶液及液及30(均為質(zhì)量均為質(zhì)量)的氯乙醇水溶液作原料，摩爾的氯乙醇水溶液作原料，摩爾比為比為1 1，混合液密度為，混合液密度為1.02kg/L。該反應(yīng)對氯乙該反應(yīng)對氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率醇和碳酸氫鈉均為一級，在反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于常數(shù)等于5.2L(molh)。要求氯乙醇轉(zhuǎn)化率達到要求氯乙醇轉(zhuǎn)化率達到95。 (1)若輔助時間為若輔助時間為0.5h，試計算反應(yīng)器的有效體積。試計算反應(yīng)器的有效體積。 (2)若裝填系數(shù)取若裝填系數(shù)取0.75，試計算反應(yīng)器的實際體積。，試計算反應(yīng)器的實際體積。3.2 平推流

8、反應(yīng)器平推流反應(yīng)器（丙烷分解丙烷分解）CA CA0 CAout 管長 Z/2 Z CA CA0 0 Z/2 CAout Z 時間 圖 3.4-1 平推流反應(yīng)器圖示 一、平推流反應(yīng)器的特征一、平推流反應(yīng)器的特征1.通過反應(yīng)器的物料質(zhì)點，通過反應(yīng)器的物料質(zhì)點，軸向上以同一流速流動，軸向上以同一流速流動，在在流動方向上沒有返混流動方向上沒有返混。2.徑向上物料徑向上物料濃度、溫度濃度、溫度相同相同。 3.所有質(zhì)點在反應(yīng)器中所有質(zhì)點在反應(yīng)器中 的的停留時間都相同停留時間都相同。二、平推流反應(yīng)器時間的計算二、平推流反應(yīng)器時間的計算流入量流出量反應(yīng)量累積量流入量流出量反應(yīng)量累積量AFAAdFFdARrV0

9、ddAARFrVAA0AddFFxA2A1RAA00AdxxVxcvr平推流反應(yīng)器圖解計算平推流反應(yīng)器圖解計算若在平推流反應(yīng)器中進行摩爾數(shù)增加的氣相反若在平推流反應(yīng)器中進行摩爾數(shù)增加的氣相反應(yīng)，則平均停留時間是否與空時相等？應(yīng)，則平均停留時間是否與空時相等？Ar1xAxA0 xAf00/AfAxAAxAdxCr例例2 應(yīng)用管徑為應(yīng)用管徑為12.6cm的管式反應(yīng)器進行一級不的管式反應(yīng)器進行一級不可逆氣體熱解反應(yīng)：可逆氣體熱解反應(yīng)：AR+S，速率方程為，速率方程為 rA=kCA;k=7.80109exp-19220/RT; 原料為純氣體原料為純氣體A，反應(yīng)壓力為，反應(yīng)壓力為5atm，反應(yīng)溫，反應(yīng)溫

10、度為度為500，等溫恒壓反應(yīng)。若要轉(zhuǎn)化率為，等溫恒壓反應(yīng)。若要轉(zhuǎn)化率為0.9，原料氣處理量為原料氣處理量為1.55kmol/h。試計算所需反應(yīng)器。試計算所需反應(yīng)器管長。管長。3.3 理想連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器理想連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器全混流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器一、特點一、特點1. 反應(yīng)器內(nèi)各空間位置反應(yīng)器內(nèi)各空間位置溫度、濃度均一。溫度、濃度均一。2. 返混無窮大返混無窮大3.反應(yīng)器內(nèi)濃度、溫度反應(yīng)器內(nèi)濃度、溫度與出口處濃度、溫度與出口處濃度、溫度相同。相同。CA0 FA0 v0 T0 CA FA v Tm，out Tout G Tm，in G VR T=Tout Ci=Ci，out 全混流反應(yīng)器濃度全

11、混流反應(yīng)器濃度-時間圖時間圖tCACA0t0t二、全混流反應(yīng)器的設(shè)計方程二、全混流反應(yīng)器的設(shè)計方程 FA0 FA rAVR 0 的積累速度反應(yīng)器中的反應(yīng)量單位時間的流出量單位時間的流入量單位時間AAAAAAARrvFFvV000AAArCC0AAArxC0全混流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器設(shè)計方程設(shè)計方程恒容時恒容時 FA0 FA = rAVRA0AAC-C =r全混流反應(yīng)器圖解計算全混流反應(yīng)器圖解計算CACA0Ar1CCACA0AfA0CACAdCt = -r間歇釜和全混流反應(yīng)器比較間歇釜和全混流反應(yīng)器比較Ar1CA0AAC-C =r例例3n有液相反應(yīng)有液相反應(yīng) ，在，在120 時正、時正、逆反應(yīng)速率

12、常數(shù)分別為逆反應(yīng)速率常數(shù)分別為k1=8L/（molmin)，k2=1.7L/（molmin)。若反應(yīng)在全混流反應(yīng)。若反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中進行，有效反應(yīng)體積為器中進行，有效反應(yīng)體積為100L，兩股流量，兩股流量相 等 ， 一 股 含相 等 ， 一 股 含 A 3 . 0 m o l / L ， 另 一 股 含， 另 一 股 含B2.0mol/L，求，求B轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為0.8時，每股料液時，每股料液的進料流量。的進料流量。12kkA+BP+R3.4 組合反應(yīng)器組合反應(yīng)器平推流反應(yīng)器組合平推流反應(yīng)器組合全混釜反應(yīng)器串聯(lián)全混釜反應(yīng)器串聯(lián)不同形式反應(yīng)器的組合不同形式反應(yīng)器的組合1.平推流反應(yīng)器的串、并

13、聯(lián)操作平推流反應(yīng)器的串、并聯(lián)操作特點：若忽略物料在管線中的停留，則特點：若忽略物料在管線中的停留，則并聯(lián)反應(yīng)器，每個支線應(yīng)保證空時相等；并聯(lián)反應(yīng)器，每個支線應(yīng)保證空時相等；串聯(lián)反應(yīng)器，與總體積為串聯(lián)反應(yīng)器，與總體積為V V的單個反應(yīng)器反應(yīng)的單個反應(yīng)器反應(yīng) 結(jié)果相同。結(jié)果相同。2.2.多釜串聯(lián)組合的全混流反應(yīng)器多釜串聯(lián)組合的全混流反應(yīng)器多級全混流反應(yīng)器串聯(lián)的特點多級全混流反應(yīng)器串聯(lián)的特點CAfCA0Ar1CA1CA2CA3CA0CA1CA2CA3CA4（橫向切割（橫向切割限制返混）限制返混）解析計算（逐釜計算法）：解析計算（逐釜計算法）：iAiAiAiAiAiAAiRirCCrxxCVV)()(

14、)(,1,1,00,當當n=1n=1時時AiiAiAiiCkCC1iiAiAikCC111當各釜容積相同且在相同的溫度下操作時當各釜容積相同且在相同的溫度下操作時NiAANkCC)1 (10單釜空時，單釜空時，V=NVi=Nv0 i穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 定容定容)11(.11,1 ,2,01 ,0,miimAmAAAAAAmAkCCCCCCCC)(111AiAiiAiAiAiAiiCCrrCCb.根據(jù)動力學方程做根據(jù)動力學方程做rA CA關(guān)系曲線關(guān)系曲線rACACA1CA2CA3CA0圖解法圖解法 例例 應(yīng)用串聯(lián)全混流釜式反應(yīng)器進行一級不應(yīng)用串聯(lián)全混流釜式反應(yīng)器進行一級不可逆反應(yīng)，假設(shè)各釜的容積和操作溫度

15、相同，可逆反應(yīng)，假設(shè)各釜的容積和操作溫度相同，已知在該溫度下的速率常數(shù)為已知在該溫度下的速率常數(shù)為0.92h-1,原料的原料的進料速率進料速率v0=10m3/h，要求最終轉(zhuǎn)化率為，要求最終轉(zhuǎn)化率為0.90。試計算當串聯(lián)釜數(shù)試計算當串聯(lián)釜數(shù)N分別為分別為1、2、3、4、5、10、50、100時反應(yīng)器總體積。如果用間歇時反應(yīng)器總體積。如果用間歇反應(yīng)器操作，計算不考慮輔助時間條件下所反應(yīng)器操作，計算不考慮輔助時間條件下所需間歇釜體積。需間歇釜體積。釜數(shù)釜數(shù) N123451050100體積體積V/m397.84737.633.831.828.125.625.3間歇釜：間歇釜：t=2.503hV=25.

16、03m3n例例 在恒密度下進行一級不可逆連串反應(yīng)，在恒密度下進行一級不可逆連串反應(yīng)，AR S，k1=2.510-3s-1, k2=8.3310-4 s-1，A起始濃度起始濃度CA0，原料體積流量為，原料體積流量為2.3610-2m3/s,為獲得為獲得R最高生產(chǎn)速率，下列哪個反應(yīng)器最高生產(chǎn)速率，下列哪個反應(yīng)器較好？較好？1. 單個全混流反應(yīng)器，反應(yīng)體積為單個全混流反應(yīng)器，反應(yīng)體積為2.83m3 ；2. 兩等容全混流反應(yīng)器串聯(lián)，每個體積為兩等容全混流反應(yīng)器串聯(lián)，每個體積為 1.415m3；3. 將將2中兩個反應(yīng)器并聯(lián)，進料流量相等；中兩個反應(yīng)器并聯(lián)，進料流量相等；4. 單個有效容積為單個有效容積為

17、2.83m3的平推流反應(yīng)器。的平推流反應(yīng)器。1.單個全混流反應(yīng)器：單個全混流反應(yīng)器： CR=0.21CA02.兩個等容全混流串聯(lián)：兩個等容全混流串聯(lián)：CR=0.23CA03.兩個等容全混流并聯(lián)：兩個等容全混流并聯(lián)：CR=0.21CA04.平推流反應(yīng)器：平推流反應(yīng)器： CR=0.25CA0答案：答案：反應(yīng)速率方程為反應(yīng)速率方程為物料衡算式為：物料衡算式為：A+B R （CB0 CA0 ，2級反應(yīng)）級反應(yīng)） 3.5 3.5 半連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器半連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器VCR=vCA0t-VCAAB半連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器半連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器CA / CA0CR / CA0C / CA03.6 反應(yīng)

18、器非等溫過程分析反應(yīng)器非等溫過程分析基本概念和原理基本概念和原理非等溫反應(yīng)器設(shè)計非等溫反應(yīng)器設(shè)計全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性分析全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性分析一、基本概念和原理一、基本概念和原理n反應(yīng)熱反應(yīng)熱Hr，J/mol。吸熱為正，放熱為負。吸熱為正，放熱為負。21Tr2r1pTHHc dT cp-生成物與反應(yīng)物之差。n平衡常數(shù)平衡常數(shù)K（范（范-霍夫方程）霍夫方程）r2HdlnKdTRTn溫度對不可逆反應(yīng)的影響溫度對不可逆反應(yīng)的影響允許最允許最高溫度高溫度 最優(yōu)操最優(yōu)操作溫度作溫度 r1r2r3r4n反應(yīng)速率隨反應(yīng)速率隨溫度的升高溫度的升高而增大；而增大；n最優(yōu)操作溫最優(yōu)操作溫度取決于系度取決于系

19、統(tǒng)可允許的統(tǒng)可允許的最高操作溫最高操作溫度。度。n溫度對可逆反應(yīng)的影響溫度對可逆反應(yīng)的影響允許最允許最高溫度高溫度 最優(yōu)操最優(yōu)操作溫度作溫度 r1r2r3r4n反應(yīng)速率隨反應(yīng)速率隨溫度的升高溫度的升高而增大；而增大；n最優(yōu)操作溫最優(yōu)操作溫度取決于系度取決于系統(tǒng)可允許的統(tǒng)可允許的最高操作溫最高操作溫度。度。最優(yōu)溫最優(yōu)溫度分布度分布 允許允許最高操最高操作溫度作溫度 n 反應(yīng)速率存在反應(yīng)速率存在一最大值，其一最大值，其對應(yīng)溫度為最對應(yīng)溫度為最佳溫度；佳溫度；如何求解最如何求解最優(yōu)溫度？優(yōu)溫度？二、間歇反應(yīng)器熱量衡算二、間歇反應(yīng)器熱量衡算U-總括傳熱系總括傳熱系,w/(m2K)； A-傳熱面積傳熱面

20、積,m2；cp-反應(yīng)流體的比熱，反應(yīng)流體的比熱，J/(kgK)；-密度密度,kg/m3 ;Tm-換熱介質(zhì)溫度，換熱介質(zhì)溫度，K；量積累速度反應(yīng)器中熱傳給環(huán)境的熱量單位時間內(nèi)體系反應(yīng)的放熱量單位時間內(nèi)p()()()RAARmdc TVHr VUA TTdtHrA-反應(yīng)熱，反應(yīng)熱，J/molA。對于恒容過程，對于恒容過程，rA=CA0dxA/dtp()AmRdxdTUATTdtdtc Vr0p()AAHCcp()()()RAARmdc TVHr VUA TTdt對于間歇操作，溫度與轉(zhuǎn)化率的大小有關(guān)。對于間歇操作，溫度與轉(zhuǎn)化率的大小有關(guān)。n間歇反應(yīng)器恒溫操作計算間歇反應(yīng)器恒溫操作計算0dtdT()(

21、)AARmHr VUA TT反應(yīng)放出反應(yīng)放出( (或吸收或吸收) )的熱量必須等于體系與換熱介質(zhì)交的熱量必須等于體系與換熱介質(zhì)交換的熱量。換的熱量。p()AmRdxdTUATTdtdtc Vn反應(yīng)器絕熱操作計算反應(yīng)器絕熱操作計算0000p()c)(AAAAAATTxHCxxx三、平推流反應(yīng)器熱量衡算三、平推流反應(yīng)器熱量衡算設(shè)管徑為設(shè)管徑為D D，流體在微元段中恒壓熱容為，流體在微元段中恒壓熱容為C CP P(J/mol(J/molK)K)：流體流入微元段帶入的熱量流體流入微元段帶入的熱量 流體流出微元段帶出的熱量流體流出微元段帶出的熱量 流體在微元段反應(yīng)放出的熱量流體在微元段反應(yīng)放出的熱量 從

22、微元段傳給換熱介質(zhì)的熱量從微元段傳給換熱介質(zhì)的熱量 tptFc TtptFc (T+dT)0ARrATr dV (-H)mU(T-T )(D)dldln帶入的熱量帶入的熱量+反應(yīng)放出的熱量反應(yīng)放出的熱量= 帶出的熱量傳給換熱介質(zhì)的熱量帶出的熱量傳給換熱介質(zhì)的熱量 T00T0A()()dd()d()/dAr AmtptmAr AtptAr SHDU TTTlFcDU TTTFHFcxr S0T0dd()()dtptAArAmFcTFxHDU TTl對于絕熱操作，對于絕熱操作，DU（T-Tm)=0：A2A1x00T0 x()dAr AAtptFTTHxFcn對于非絕熱操作對于非絕熱操作1.設(shè)計方程

23、：設(shè)計方程：2.熱量衡算式：熱量衡算式：A2A1RAA00AdxxVxcvr0T00A0T0Add()()d() ddd()tptAAr AmAmtptAAr AFcTFxHDU TTlFDU TTxFcTFxHSr3.試差求解以上兩式試差求解以上兩式四、全混流反應(yīng)器的熱量衡算與熱穩(wěn)定性四、全混流反應(yīng)器的熱量衡算與熱穩(wěn)定性n換熱器的選擇與計算換熱器的選擇與計算n考察反應(yīng)器操作的熱穩(wěn)定性實現(xiàn)穩(wěn)定的考察反應(yīng)器操作的熱穩(wěn)定性實現(xiàn)穩(wěn)定的定常態(tài)操作定常態(tài)操作(1)(1)全混流反應(yīng)器的熱量衡算方程全混流反應(yīng)器的熱量衡算方程v0 CpT0v CpTrAVR（-Hr）UA(T-Tm)00()()()ARAPm

24、r VHvCTTUA TT恒容反應(yīng) g()ARAQr VH00m000m()()()()rPPPQvc TTUA TTT vcUAvc TUAT放熱速率，放熱速率，與反應(yīng)溫度呈與反應(yīng)溫度呈非線非線性關(guān)系，性關(guān)系，S形曲線。形曲線。移熱速率（熱交換速率），移熱速率（熱交換速率），與與反應(yīng)溫度呈反應(yīng)溫度呈線性關(guān)系。線性關(guān)系。00()()()ARAPmr VHvCTTUA TT形狀？形狀？（2 2）全混流反應(yīng)器操作的熱穩(wěn)定性分析）全混流反應(yīng)器操作的熱穩(wěn)定性分析 （一級放熱反應(yīng)）（一級放熱反應(yīng)）QrQTQg123在哪點在哪點操作？操作？放熱反應(yīng)QrQTQg12可逆放熱反應(yīng)穩(wěn)定操作點（真穩(wěn)定）：穩(wěn)定操作

25、點（真穩(wěn)定）： 具有抗外界干擾能力的操作點稱之為穩(wěn)具有抗外界干擾能力的操作點稱之為穩(wěn)定操作點。反之稱為假穩(wěn)定操作點。定操作點。反之稱為假穩(wěn)定操作點。多重定常態(tài)：多重定常態(tài)：判據(jù)：判據(jù)：GrdQdQdTdT具有具有一個以上一個以上定常態(tài)點。定常態(tài)點。QT（反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度）Qg234Qr調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：1.改變改變T0或或Tm567891 A BCDE000m()()rPPQT vcUAvTcATU進料溫度進料溫度進料溫度進料溫度T0對定常態(tài)操作點的影響對定常態(tài)操作點的影響123467895T T0A B C D E 著火點著火點 熄火點熄火點 著火著火 溫度溫度 熄火熄

26、火 溫度溫度 調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：2.改變改變U或或AQQgQrT增大增大U或或A降低降低U或或A000m()()rPPQT vcvc TTUAUAa調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：調(diào)節(jié)定常態(tài)點的方法：3.改變進料流量改變進料流量v0000m0m000 ()()/(1)()rPPPPPQT vcUAvc TUATvcUATUATTcvcv g0()/ARAPQr VHvc （）增加流量增加流量n流量由流量由A A增大增大時，定態(tài)點如時，定態(tài)點如何變化？何變化？n流量由流量由D D下降下降時，定態(tài)點如時，定態(tài)點如何變化？何變化？n可逆放熱反應(yīng)最適宜操作點可逆放熱反應(yīng)最適宜操作點a a、b

27、 b、c c哪個操作哪個操作點合適？點合適？n吸熱反應(yīng)的熱穩(wěn)定性：吸熱反應(yīng)的熱穩(wěn)定性： 只有一個定態(tài)點，不存在熱穩(wěn)定性問只有一個定態(tài)點，不存在熱穩(wěn)定性問題。題。TQQgQrn例例 純組分純組分A以以4.210-6m3/s的流量進入一全混的流量進入一全混釜反應(yīng)器，反應(yīng)器體積為釜反應(yīng)器，反應(yīng)器體積為0.378m3，進料溫度，進料溫度為為20。全混流后串聯(lián)一活塞流反應(yīng)器，兩反。全混流后串聯(lián)一活塞流反應(yīng)器，兩反應(yīng)器均為絕熱操作。若反應(yīng)為應(yīng)器均為絕熱操作。若反應(yīng)為AB，已知，已知 k=7.251010exp(-14570/T) s-1 H=-346.9J/g cp=2.09J/(gK) 若要求總轉(zhuǎn)化率為

28、若要求總轉(zhuǎn)化率為0.97，計算活塞流反應(yīng)器體，計算活塞流反應(yīng)器體積。積。3.6 3.6 反應(yīng)器形式和操作方式評選反應(yīng)器形式和操作方式評選1.單一反應(yīng)單一反應(yīng)Ar1xAxA0 xAf00/AfAxAAxAdxCr0AfA0A/()/ACxxr00/AiACC轉(zhuǎn)化率很低時，平推和全轉(zhuǎn)化率很低時，平推和全混體積相差不大；轉(zhuǎn)化率混體積相差不大；轉(zhuǎn)化率越高，返混對反應(yīng)影響越越高，返混對反應(yīng)影響越大，平推的體積遠小于全大，平推的體積遠小于全混。而且反應(yīng)級數(shù)越高，混。而且反應(yīng)級數(shù)越高，影響越大。影響越大。同一反應(yīng)不同反應(yīng)器性能比較同一反應(yīng)不同反應(yīng)器性能比較xAxA0 xAf0AfACACAdCr Ar10/

29、AC00/AiACCn不同反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng)反應(yīng)器性能比較不同反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng)反應(yīng)器性能比較Ar1xA0 xAfn=1n=2ABCDEFAr1xAMxAfn不同形式反應(yīng)器的組合不同形式反應(yīng)器的組合復(fù)合反應(yīng)：復(fù)合反應(yīng)： 1. 1.平行反應(yīng)平行反應(yīng) 2. 2.串聯(lián)反應(yīng)串聯(lián)反應(yīng)u兩反應(yīng)組分平行反應(yīng)加料方式選擇兩反應(yīng)組分平行反應(yīng)加料方式選擇單一反應(yīng)組分平行反應(yīng)瞬間收率與濃度關(guān)系單一反應(yīng)組分平行反應(yīng)瞬間收率與濃度關(guān)系pCA0CACACA0CA0CA平推流平推流多釜串聯(lián)多釜串聯(lián)全混流全混流正常動力學正常動力學pCA0CACACA0CA0CA平推流平推流多釜串聯(lián)多釜串聯(lián)全混流全混流反常動力學反常動力學pCA0CA

30、CACA0CA0CA哪種反應(yīng)器型式哪種反應(yīng)器型式P P的收率最大？的收率最大？ n串聯(lián)反應(yīng)（串聯(lián)反應(yīng)（APSPS） 掌握三種理想反應(yīng)器的基本概念、特點；掌握三種理想反應(yīng)器的基本概念、特點； 掌握建立基本設(shè)計方程的方法；掌握建立基本設(shè)計方程的方法； 記住零級反應(yīng)、一級反應(yīng)、二級反應(yīng)的積記住零級反應(yīng)、一級反應(yīng)、二級反應(yīng)的積分式（濃度和轉(zhuǎn)化率）分式（濃度和轉(zhuǎn)化率） 能夠利用反應(yīng)器流動模型方程計算反應(yīng)體能夠利用反應(yīng)器流動模型方程計算反應(yīng)體積和所需反應(yīng)時間。積和所需反應(yīng)時間。n習題習題5丙烷熱解生成乙烯反應(yīng)為：丙烷熱解生成乙烯反應(yīng)為：38244C HC HCH在在772772等溫反應(yīng)時，動力學方程為等溫反應(yīng)時，動力學方程為 -dp -dpA A/dt=kp/dt=kpA A其中其中k=0.4hk=0.4h-1 -1。若系統(tǒng)保持恒壓，。若系統(tǒng)保持恒壓，p=1kgf/cmp=1kgf/cm2 2，v v0 0=800L/h=800L/h，求當，求當x xA A=0.5=0.5時，所需平推流反應(yīng)器時，所需平推流反應(yīng)器的大小。的大小。n習題習題7 氣相反應(yīng)氣相反應(yīng) ，反應(yīng)動力學方程為，反應(yīng)動力學方程為式中式中A+BPPAABP