非理想反應(yīng)器——返混.

1、非理想反應(yīng)器一、非理想反應(yīng)器定義二、偏離理想流動狀態(tài)的原因三、返混及其對反應(yīng)過程的影響四、降低返混程度的措施五、非理想反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用完全不返混部分返混充分返混非理想流動反應(yīng)器PFRBRCSTR一、非理想反應(yīng)器定義一、非理想反應(yīng)器定義二、偏離理想流動狀態(tài)的原因： 1、滯留區(qū)的存在 2、存在溝流與短路 3、循環(huán)流 4、流體流速分布不均勻 5、擴(kuò)散三、返混及其對反應(yīng)過程的影響1、返混： 專指不同時刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，是逆向的混合，或者說是不同年齡質(zhì)點之間的混合。 非理想流動反應(yīng)器存在不同程度的返混。 2、返混對反應(yīng)過程的影響 （1）反應(yīng)器進(jìn)口處反應(yīng)物高濃度區(qū)的消失或減低。 例如對理想混合

2、反應(yīng)器而言，進(jìn)口的反應(yīng)物雖然具有高濃度，但一旦進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，由于存在劇烈的混合作用，進(jìn)入的高濃度反應(yīng)物料立即被迅速分散到反應(yīng)器的各個部位，并與那里原有的低濃度物料相混合，使高濃度瞬間消失?？梢?，理想混合反應(yīng)器中由于劇烈的攪拌混合，不可能存在高濃度區(qū)。（2）返混改變了反應(yīng)器內(nèi)的濃度分布，使器內(nèi)反應(yīng)物的濃度下降，反應(yīng)產(chǎn)物的濃度上升。但是，這種濃度分布的改變對反應(yīng)的利弊取決于反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)。（3） 返混是連續(xù)反應(yīng)器中的一個重要工程因素，任何過程在連續(xù)化時，必須充分考慮這個因素的影響，否則不但不能強化生產(chǎn)，反而有可能導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降或反應(yīng)選擇率的降低。 四、降低返混程度的措施1、返混對反應(yīng)器的意

3、義實際應(yīng)注意的準(zhǔn)則（1）對反應(yīng)過程產(chǎn)生不同程度的影響 在返混對反應(yīng)不利的情況下，要使反應(yīng)過程由間歇操作轉(zhuǎn)為連續(xù)操作時，應(yīng)當(dāng)考慮返混可能造成的危害。 選擇反應(yīng)器的型式時，應(yīng)盡量避免選用可能造成返混的反應(yīng)器，特別應(yīng)當(dāng)有些反應(yīng)器內(nèi)的返混程度會隨其幾何尺寸的變化而顯著增強。因此，在分析各種類型反應(yīng)器的特征及選用反應(yīng)器時都必須把反應(yīng)器的返混狀況作為一項重要特征加以考慮。（2）在工程放大中產(chǎn)生的問題 由于放大后的反應(yīng)器中流動狀況的改變，導(dǎo)致了返混程度的變化，給反應(yīng)器的放大計算帶來很大的困難。 因此，在分析各種類型反應(yīng)器的特征及選用反應(yīng)器時都必須把反應(yīng)器的返混狀況作為一項重要特征加以考慮。2 2、降低返混程

4、度的措施 (1)降低返混程度的主要措施是分割，通常有橫向分割和縱向分割兩種，其中重要的是橫向分割。(2) 工業(yè)上降低反應(yīng)器返混程度的例子 連續(xù)操作的攪拌釜式反應(yīng)器 連續(xù)操作的攪拌釜式反應(yīng)器，其返混程度可能達(dá)到理想混合程度。為了減少返混，工業(yè)上常采用多釜串聯(lián)的操作，這是橫向分割的典型例子。 當(dāng)串聯(lián)釜數(shù)足夠多時，這種連續(xù)多釜串聯(lián)的操作性能就很接近理想置換反應(yīng)器的性能。 流化床 流化床中由于氣泡運動造成氣相和固相都存在嚴(yán)重的返混。為了限制返混，工業(yè)上對高徑比較大的流化床反應(yīng)器，常在其內(nèi)部裝置橫向擋板以減少返混；而對高徑比較小的流化床反應(yīng)器，則可設(shè)置垂直管作為內(nèi)部構(gòu)件，這是縱向分割的例子。 氣液鼓泡反

5、應(yīng)器 由于氣泡攪動所造成的液體反向流動，形成很大的液相循環(huán)流量。因此，其液相流動十分接近于理想混合。為了限制氣液鼓泡反應(yīng)器中液相的返混程度，工業(yè)上常采用以下措施： a、放置填料，即填料鼓泡塔，填料不但起分散氣泡，增強氣液相間傳質(zhì)的作用，而且限制了液相的返混。 b、設(shè)置多孔多層橫向擋板，把床層分成若干級，盡管在每一級內(nèi)液相仍然達(dá)到全混，但對整個床層來說類似于多釜串聯(lián)反應(yīng)器，使級間的返混受到了很大的限制。 c、設(shè)置垂直管，既可限制氣泡的合并長大，又在一定程度上起到了限制液相返混的作用。3、強化混合的手段攪拌總體流動總體流動設(shè)備尺度上的宏觀均勻設(shè)備尺度上的宏觀均勻液體微團(tuán)間的相對運動和液體微團(tuán)間的相

6、對運動和剪切力剪切力更小尺度更小尺度上的均勻上的均勻分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散微觀均勻微觀均勻（1 1）間歇釜中混合的強化間歇釜中混合的強化攪拌是使物料達(dá)到混合的一種手段攪拌是使物料達(dá)到混合的一種手段（2）高轉(zhuǎn)速攪拌器 槳式攪拌器 液體的總體循環(huán)流動液體的總體循環(huán)流動渦輪式攪拌器的總體循環(huán)流動渦輪式攪拌器的總體循環(huán)流動（2）大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器錨式攪拌器 框式攪拌器螺帶式攪拌器 錨式 框式 螺帶式螺帶式攪拌器攪拌效果4、提高混合效果的措施、提高混合效果的措施 (1)裝設(shè)擋板裝設(shè)擋板 目的：破壞釜內(nèi)的圓周運動目的：破壞釜內(nèi)的圓周運動釜內(nèi)液面的下凹現(xiàn)象基本消失釜內(nèi)液面的下凹現(xiàn)象基本消失對軸向和徑向流動無影響對

7、軸向和徑向流動無影響提高了混合效果提高了混合效果作用：作用：4、提高混合效果的措施、提高混合效果的措施流 入流 入W流 入流 入流 入流 入低粘度低粘度高等粘度高等粘度中等粘度中等粘度擋板的常見安裝方式擋板的常見安裝方式 (2)偏心安裝偏心安裝 目的：破壞循環(huán)回路的對稱性目的：破壞循環(huán)回路的對稱性 4、提高混合效果的措施、提高混合效果的措施 （3 3）導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒 導(dǎo)導(dǎo)流流筒筒檔檔板板導(dǎo)導(dǎo)流流筒筒檔檔板板既提高了循環(huán)流量和混合效果，既提高了循環(huán)流量和混合效果，又有助于消除短路與流動死區(qū)。又有助于消除短路與流動死區(qū)。 4、提高混合效果的措施、提高混合效果的措施五、非理想反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用 燃煤電廠粉煤灰漿中碳酸鈣的沉淀過程伴隨著粉煤灰中游離氧化鈣的溶解。為了