管式反應(yīng)器的操作與控制-管式反應(yīng)器的工藝計(jì)算

任務(wù)：0202工藝設(shè)計(jì)與選型項(xiàng)目0250000噸/年乙二醇反應(yīng)器的選型、設(shè)計(jì)與操作光明精細(xì)化工廠接到生產(chǎn)乙二醇的訂單,該廠擬采用環(huán)氧乙烷和水發(fā)生水合反應(yīng)生產(chǎn)乙二醇，年產(chǎn)量50000噸。反應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行，溫度為423K~473K，壓力為1.5~2.0MPa,進(jìn)料比為環(huán)氧乙烷:水=1:15~20（mol）。本次任務(wù)：確定完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器大小及其材質(zhì)任務(wù)引入：

反應(yīng)器容積計(jì)算單元任務(wù)點(diǎn)0202－1理想置換流動(dòng)模型總結(jié)理想置換流動(dòng)模型的含義、特點(diǎn)0202－2PFR體積的解析法計(jì)算總結(jié)PFR體積的解析法計(jì)算公式，能熟練運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算0202－3PFR體積的圖解法計(jì)算總結(jié)PFR體積的圖解法計(jì)算步驟，能熟練運(yùn)用圖解法進(jìn)行計(jì)算含義：理想置換流動(dòng)模型也稱(chēng)作平推流模型或活塞流模型。與流動(dòng)方向相垂直的同一截面上各點(diǎn)流速、流向完全相同，即物料是齊頭并肩向前運(yùn)動(dòng)的。特點(diǎn)：在定態(tài)情況下，所有分子的停留時(shí)間相同，濃度等參數(shù)只沿管長(zhǎng)發(fā)生變化，與時(shí)間無(wú)關(guān)。所有物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器中都具有相同的停留時(shí)間。0202－1理想置換流動(dòng)模型X=Z/2X=ZCA,OCA,outCAtx=0timeZZ/2CA,OCA,outCAxpositionxx+xx0ZZ/2V0CA0CAfxAfxAf=0v0cA0(1-xA)v0cA0(1-xA-dxA)rAdVRdVRxAxA+dxA流入量=流出量+反應(yīng)量+累積量00202－2PFR體積的解析法計(jì)算BR與FPR的等效性τC：空時(shí)，為反應(yīng)器有效體積與物料初始進(jìn)料的體積流量的比值，hτ：停留時(shí)間，為反應(yīng)器有效體積與反應(yīng)器內(nèi)物料的體積流量的比值。SV：空速，對(duì)于均相反應(yīng)，空速是空時(shí)的倒數(shù)，h-1注意：由于反應(yīng)過(guò)程物料的密度可能發(fā)生變化，體積流量也將隨之變化，只有在恒容過(guò)程，稱(chēng)為物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間才是準(zhǔn)確的。即τC=τ零級(jí)反應(yīng)：一級(jí)反應(yīng)：總結(jié)恒溫恒容不可逆PFR的計(jì)算公式二級(jí)反應(yīng)：

就反應(yīng)過(guò)程而言，PFR和BR兩種反應(yīng)器具有相同的效率。因BR是間歇過(guò)程，存在非生產(chǎn)時(shí)間，其生產(chǎn)能力低于PFR。當(dāng)（-rA）不能用解析式表達(dá)或表達(dá)式較復(fù)雜時(shí)(與BR相同）

τc/cA0[rA]-1x