多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計

1、專業(yè)專注專心工作單位：山東輕工職業(yè)學(xué)院主講：張莉莉多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計為什么要采用多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器代替單個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器？ 由于單個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器存在嚴重的返混，降低了反應(yīng)速率。采用多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器，可以使物料濃度呈階梯狀下降，降低逆向混合的程度，有效提高反應(yīng)速率； 同時還可以在各釜內(nèi)控制不同的反應(yīng)溫度和物料濃度以及不同的攪拌和加料情況，以適應(yīng)工藝上的不同要求。串聯(lián)釜數(shù)一般不大于4。多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計1、解析法多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計對于穩(wěn)定操作、恒容過程的第i釜：多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計按按不同的反應(yīng)動力學(xué)方程式代入依次逐釜不同的反應(yīng)動力學(xué)方程式代入依次

2、逐釜進行計算，直至達到要求的轉(zhuǎn)化率為止進行計算，直至達到要求的轉(zhuǎn)化率為止。多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計 適用于反應(yīng)級數(shù)較高的化學(xué)反應(yīng)過程，采用解析法計算多釜串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的有關(guān)參數(shù)比較麻煩，因此常采用圖解法計算，尤其是在缺少動力學(xué)方程時，使用圖解法更為適宜。特別適于非一、二級反應(yīng)，但只適于（-rA）能用單一組分表示的簡單反應(yīng)，對復(fù)雜反應(yīng)不適用。2、圖解法多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計原理：根據(jù)動力學(xué)方程式或?qū)嶒灁?shù)據(jù)作出動力學(xué)曲線OA，再根據(jù)任一釜的物料衡算式作出操作線，兩線交點的坐標即為某釜的化學(xué)反應(yīng)速率和該釜出口濃度即cAi。多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計應(yīng)用一：已知處理量應(yīng)用一：已知處理量V

3、0、初始濃度、初始濃度cA0和要求的最終轉(zhuǎn)化率和要求的最終轉(zhuǎn)化率xAN，求串聯(lián)釜數(shù)。，求串聯(lián)釜數(shù)。步驟：步驟： 1、作出（、作出（-rA）-cA曲線曲線OA2、從起點、從起點cA = cA0出發(fā)，以出發(fā)，以-1/1為斜率為斜率作直線，交曲線于一點作直線，交曲線于一點A1，即第一釜的，即第一釜的操作狀態(tài)操作狀態(tài)cA1；3、過點、過點(cA1， 0)，以，以-1/2為斜率作直線，與曲線交點為第二釜操作點為斜率作直線，與曲線交點為第二釜操作點A2.4、過點、過點(cA(N-1)，0)，以，以-1/N為斜率作直線，與曲線交點為第為斜率作直線，與曲線交點為第N釜操作點釜操作點cAN。 直至出口直至出口c

4、AN cA0 (1-xAf) 多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計應(yīng)用二：已知處理量V0、初始濃度cA0和要求的最終轉(zhuǎn)化率xAN，求串聯(lián)釜數(shù)和各釜的有效體積VR。多采用試差法。例題：用三臺串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器生產(chǎn)乙酸丁酯，反應(yīng)式為： CH3COOH+C4H9OHCH3COOC4H9+H2O反應(yīng)在恒溫條件下進行，溫度為373K，進料摩爾（mol）比為乙酸：丁醇=1：4097，以少量硫酸作催化劑。當使用過量丁醇時，該反應(yīng)以乙酸（下標以A計）表示的動力學(xué)方程式為（-rA）=kcA2。在上述條件下，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.0174m3/(kmol.min)，反應(yīng)物密度=750kg/m3（假設(shè)反應(yīng)前后不變）。若每天

5、生產(chǎn)2400 kg乙酸丁酯（不考慮分離等過程損失），xAf=0.5，求三臺釜式反應(yīng)器的有效體積。每批輔助時間為30min，裝料系數(shù)為0.7.多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計單釜連續(xù)時，單釜連續(xù)時，VR=1.04m3兩釜連續(xù)時，兩釜連續(xù)時，VR=0.74m3三釜連續(xù)時，三釜連續(xù)時，VR0.74m3，假設(shè)每臺釜體積相同，且每臺的有效體積均，假設(shè)每臺釜體積相同，且每臺的有效體積均0.74/3m3第一次假設(shè)均為第一次假設(shè)均為0.24m3多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計作圖得作圖得cA3與要求的轉(zhuǎn)化率不符，需重新與要求的轉(zhuǎn)化率不符，需重新假設(shè)，假設(shè)，第二第二次假設(shè)均為次假設(shè)均為0.23m3多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計作圖得作圖得cA3與要求的轉(zhuǎn)化率仍不符，需重新與要求的轉(zhuǎn)化率仍不符，需重新假設(shè)假設(shè)，第三第三次假設(shè)均為次假設(shè)均為0.22m3多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計由例題可知，用由例題可知，用3臺臺串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器生產(chǎn)乙酸丁酯串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器生產(chǎn)乙酸丁酯， （-rA）=kcA2，cA0=1.8kmol/h，V0=0.979m3/h, xAf=0.5。求求VR=？多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計解：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制動力學(xué)曲線OA多個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計取三臺釜式反應(yīng)器的體積都相等，并且每一臺的有效體積都為0.22m3，則可計算出操作線的斜率： 以求得的假設(shè)斜率通過點cA0 （1.8，