化學(xué)反應(yīng)器的控制課件

化學(xué)反應(yīng)器的控制化學(xué)反應(yīng)器的控制化學(xué)反應(yīng)器概述

化學(xué)反應(yīng)器是生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一，化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)很大程度決定產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)量。因此反應(yīng)器的操作最優(yōu)化具有實際意義。反應(yīng)器分類

（1）物料進(jìn)出狀態(tài)：間歇式，連續(xù)式（2）物料流程分：單程、循環(huán)（3）反應(yīng)器結(jié)構(gòu)：釜式、管道式、塔式、固定床、流化床（4）傳熱情況：絕熱式、非絕熱式（5）描述反應(yīng)過程：分布參數(shù)，集中參數(shù)化學(xué)反應(yīng)器概述化學(xué)反應(yīng)器是生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一，反應(yīng)器分類——物流方式反應(yīng)器分類——物流方式反應(yīng)器分類——結(jié)構(gòu)a)釜式反應(yīng)器

b)管式反應(yīng)器

c)列管式固定床反應(yīng)器d)固定床反應(yīng)器

氣體固相經(jīng)提升或再生

e)移動床固定床反應(yīng)器

再生器提升管反應(yīng)器沉降器待生催化劑再生催化劑空氣煙氣進(jìn)料油反應(yīng)油氣f)硫化床固定床反應(yīng)器反應(yīng)器分類——結(jié)構(gòu)a)釜式反應(yīng)器b)管式反應(yīng)器c)化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律正確設(shè)計反應(yīng)器控制系統(tǒng)的前提1、化學(xué)反應(yīng)過程的特點①化學(xué)反應(yīng)遵守物質(zhì)守恒，能量守恒定律。②反應(yīng)嚴(yán)格按著反應(yīng)方程式所示的摩爾比例進(jìn)行③化學(xué)反應(yīng)中除發(fā)生化學(xué)變化外，還發(fā)生相應(yīng)物理變化④反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行，T、P、催化劑化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律正確設(shè)計反應(yīng)器控制系統(tǒng)的前提1、化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律2、化學(xué)反應(yīng)器基本方程

化學(xué)反應(yīng)速度定義：單位時間內(nèi)單位反應(yīng)體積中某一反應(yīng)物或生成物摩爾數(shù)的變化量。對反應(yīng)物A，其反應(yīng)速度為對生成物M，其反應(yīng)速度為考慮化學(xué)反應(yīng)：相互關(guān)系：化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律2、化學(xué)反應(yīng)器基本方程化學(xué)反應(yīng)速度定義：化學(xué)反應(yīng)器基本方程(1)反應(yīng)物的濃度(2)反應(yīng)溫度(3)反應(yīng)壓力（對氣體參加的反應(yīng)）(4)催化劑（加速反應(yīng)，并具有選擇性）

影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素化學(xué)反應(yīng)器基本方程(1)反應(yīng)物的濃度影響化學(xué)反應(yīng)速度的因化學(xué)反應(yīng)器基本方程

反應(yīng)化學(xué)平衡當(dāng)r總=0時，反應(yīng)達(dá)到平衡（反應(yīng)物與生成物的濃度均不變）。而化學(xué)平衡常數(shù)為對于可逆反應(yīng)：總的反應(yīng)速度為:K與反應(yīng)溫度有關(guān)：若正向反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則反應(yīng)溫度T↑→K↑；反之，則T↑→K↓化學(xué)反應(yīng)器基本方程反應(yīng)化學(xué)平衡當(dāng)r總=0時，反應(yīng)達(dá)化學(xué)反應(yīng)器基本方程

反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率與收率對于可逆反應(yīng)：×化學(xué)反應(yīng)器基本方程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率與收率對于可逆反應(yīng)：×化學(xué)反應(yīng)器控制方案

在設(shè)計反應(yīng)器控制方案時，先要明確反應(yīng)器的控制目標(biāo)和可能的控制手段。（1）控制目標(biāo)（指標(biāo)）直接指標(biāo)：轉(zhuǎn)化率、質(zhì)量、產(chǎn)量、收率等間接指標(biāo)：溫度、壓力、溫差等。（2）根據(jù)工藝過程特性，確定控制手段單回路、串級、前饋等

一般情況下，取溫度為被控變量，載熱體流量為操縱變量，構(gòu)成相應(yīng)的控制系統(tǒng)。化學(xué)反應(yīng)器控制方案在設(shè)計反應(yīng)器控制方案時，先要明確化學(xué)反應(yīng)器控制方案1、反應(yīng)器入口溫度控制方案1方案2方案1：控制快速，滯后小，但存在進(jìn)料混合不均勻，影響催化劑活性。方案2：控制滯后大，但能避免方案1的情況。化學(xué)反應(yīng)器控制方案1、反應(yīng)器入口溫度控制方案1方案2方案1：化學(xué)反應(yīng)器基本控制方案2、反應(yīng)器溫度的單回路控制方案1方案2方案1：冷卻劑流量較小，釡溫與冷卻介質(zhì)溫差大，當(dāng)反應(yīng)物攪拌不均勻時，易造成釡內(nèi)物料局部過熱或過冷。

方案2：冷卻劑強(qiáng)制循環(huán)，冷卻劑流量大，釡溫與冷卻介質(zhì)溫差小。?化學(xué)反應(yīng)器基本控制方案2、反應(yīng)器溫度的單回路控制方案1方案化學(xué)反應(yīng)器控制方案3、反應(yīng)器的串級控制出料進(jìn)料冷卻劑FCTC當(dāng)冷卻劑方面存在擾動時，單回路無法獲得滿意控制效果。解決辦法：串級控制化學(xué)反應(yīng)器控制方案3、反應(yīng)器的串級控制出料進(jìn)料冷卻劑FCTC化學(xué)反應(yīng)器控制方案4、反應(yīng)器的前饋－串級控制∑FCFC出料進(jìn)料冷卻劑∑TC前饋控制前饋－串級控制化學(xué)反應(yīng)器控制方案4、反應(yīng)器的前饋－串級控制∑FCFC出料進(jìn)化學(xué)反應(yīng)器控制方案5、反應(yīng)器的分程控制化學(xué)反應(yīng)器控制方案5、反應(yīng)器的分程控制化學(xué)反應(yīng)器控制方案6、反應(yīng)器的分段控制目的：使反應(yīng)沿著最佳溫度曲線進(jìn)行固定床反應(yīng)器的溫度分段控制化學(xué)反應(yīng)器控制方案6、反應(yīng)器的分段控制目的：使反應(yīng)沿著最佳溫典型反應(yīng)器控制方案舉例聚合反應(yīng)釡的溫度控制典型反應(yīng)器控制方案舉例聚合反應(yīng)釡的溫度控制典型反應(yīng)器控制方案舉例聚合反應(yīng)釡的溫度－壓力串級控制典型反應(yīng)器控制方案舉例聚合反應(yīng)釡的溫度－壓力串級控制典型反應(yīng)器控制方案舉例3、