第3章 釜式及均相管式反应器1

第三章 理想流动反应器第一节 第二节 流动模型概述 理想流动反应器

合肥工业大学化工学院 Hefei university of technology School of chemical engineering

绪论 1

第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础第二章 气-固相催化反应本征及宏观动力学 第三章 釜式及均相管式反应器 70 126 第四章 反应器中的混合及对反应的影响 106 第五章 固定床气-固相催化反应工程 34

6

第六章 气-液反应工程第八章 流化床反应工程

176212 236

第七章 流-固相非催化反应

第九章 气-液-固三相反应工程

270

第三章 釜式及均相管式反应器 第一节

间歇釜式反应器 第二节 连续流动均相管式反应器 第三节 连续流动釜式反应器 第四节 理想流动反应器的组合和比较 第五节 多重反应的选择率 第六节 半间歇釜式反应器 第七节 釜式反应器中进行的多相反应 第八节 讨论与分析 参考文献 习题

第三章 釜式及均相管式反应器 第一节

间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度

第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征

第一节

间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征

特点: 1

由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度 上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除 了物质传递对反应的影响； 2 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考 虑器内的热量传递问题； 3 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相 同的反应时间。 优点： 操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的 产品生产 缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定

第一节

间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征

精细化工产品的生产中的液相反应、液液非均相反应； 有色冶金及化学矿加工中的液固反应； 生物反应中的微生物发酵反应； 聚合物生产中的乳液聚合及悬浮液聚合；

Standardised stirred tank reactor sizes, Germany Deutsche industry norm标准尺寸( according to DIN) Deutschland

反应釜规格

400

630

1000

2500

4000

6300

总容积 夹套容积 换热面积

L L m2 d1

533 120 2.5 800

847 152 3.1 1000

1447 216 4.6 1200

3460 368 8.3 1600

5374 499 11.7 1800

8230 677 15.6 2000

h1主要尺寸 (mm) d2 h2

1000900 1250

10001100 1300

12001300 1550

16001700 2060

20001900 2500

25002100 3050

标准尺寸( according to DIN)反应釜规格 总容积 夹套容 积 换热面 积 L L m2 d1 主要尺 寸 (mm) 400 533 120 2.5 800

630 847 152 3.1 1000 1000 1447 216 4.6 1200 2500 3460 368 8.3 1600 4000 5374 499 11.7 1800 6300 8230 677 15.6 2000

h1d2 h2

1000900 1250

10001100 1300

12001300 1550

16001700 2060

20001900 2500

25002100 3050

第三章 釜式及均相管式反应器 第一节

间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度

二、 间歇釜式反应器的数学模型用数学模型描述反应物组成随时间的变化情况 对整个反应器进行物料衡算： 0 0 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 单位时间内反应量 = 单位时间内消失量r AV t n A0 V

dnA dtx Af

nA0A

dxA dtx Af

( n A n A 0 (1 x A ))dx rAAA

dx rA

0

C A0

0

t C A0

x Af

dx rA

A

0

CA

dC rA

等容过程，液相反应

C A0

图解积分示意图t C A0 x Af

dx rA

A

0

CA

dC rA

A

C A0

[rA]-1

[rA]-1

t/cA0 xA0 xAf x CA0

t CAf CA

二、间歇反应器的数学描述1. 等温等容液相单一反应

一级不可逆反应1st. Order Reaction(irreversible)t

rA k C A

CA CA0

dC A kC Ak t ln C CA0 A

C A C A0e

kt

kt ln (1 x A )

xA 1 e

kt

表3-1 理想间歇反应器中整级数单反应的反应结果表达式 反应级数 反应速率 残余浓度式kt C A 0 C A

转化率式kt C A0 x AxA kt C A0

n=0

rA k

C A C A 0 ktk t ln C A0 CAk t ln kt

1 1 xA

n=1n=2 n级 n≠1

rA k C Akt 1 CA

C A C A0e 1 C A0CA C A0

xA 1 ekt 1 xAxA

kt

rA kC A2

C A0 1 xA

C A0kt 1 C A0kt

1 C A0kt1 n

rA kC An

kt

1 n 1

(C A

1 n

1 C A 0 ) (1 - x )- n 1 ( n 1) C n 1 kt A A0

讨论：间歇反应器中的单反应1. k的影响k增大(温度升高)→t减少→反应体积减小

零级反应：t与初浓度CA0正比2.

反应浓度的影响

一级反应：t与初浓度CA0无关二级反应：t与初浓度CA0反比

零级反应：残余浓度随t直线下降3. 残余浓度 一级反应：残余浓度随t逐渐下降 二级反应：残余浓度随t慢慢下降反应后期的速度很小；反应机理的变化

由表中所列结果，可以得出以下几点结论。 …… 此处隐藏：930字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……