化學反應器ppt課件(已修改)
2025-01-26 09:35 本頁面
【正文】 第七章 基本反應器 167。 71 概述 一 .反應器分類 1按結構分類 : 釜 式：間接加熱的攪拌容器 —— 液相反應 管 式：平式直管，傳熱效果好 —— 氣相反應 塔 式：直立圓筒 —— 氣液相反應 床 式：直立圓筒 —— 氣固相反應 固定床 流化床 第二篇 化學反應工程 一、研究內(nèi)容：工業(yè)反應器的分類及正確選擇，合理設計，有效放 大，最優(yōu)化控制及反應器的評價。 二、研究方法：結合微觀動力學方程和宏觀傳遞過程兩方面的規(guī)律建立起描述反應器內(nèi)各參數(shù)的數(shù)學模型（ xA～ t反 =t停 ～ VR ） 對反應器而言，總希望達一定轉化率，所需反應器體積最小，或生成的目的產(chǎn)物最多，這與反應的動力學特征的反應器的結構特征及操作方法有關，一般是從這兩方面入手得到設計方程。 操作方法 分類 間歇 式：加料 — 反應 — 出料，下一循環(huán) 連續(xù) 式：加料 — 反應 — 出料同時進行 半連續(xù) 式：一種物料連續(xù)，一種物料間歇 均相 —— 釜、管 非均相 —— 塔、床 等溫 反應器，溫度變化可忽略 變溫 反應器，換熱， T仍顯著變化 絕熱 反應器，不換熱，反應熱由產(chǎn)物帶走 反應物相態(tài) 分類 溫度變化 分類 二、反應器內(nèi)物料的 流動狀況 — 物料的 停留時間 分布 — 活塞流 停留時間 t完全相同 反應器內(nèi)物料的流動象氣缸中活塞的平動一樣，齊頭并進，在與流動方向垂直的截面上各質(zhì)點的 u、 p、 t 完全相同 VR— 有效容積 v— 體積流量 停留時間分布在 0→ ∞區(qū)間內(nèi)。 不論先后進入反應器的物料立即充分混合，均布分布，任意時刻的出口濃度與反應口內(nèi)的濃度相等。物料的停留時間分布在 0→ ∞ 區(qū)間內(nèi)。 由于停留時間對反應的結果產(chǎn)生很大的影響，因而提出理想流動模型的概念，以理想流動模型中的停留時間分布作為實際的反應器的參考依據(jù)。 167。 70 動力學基本概念 一、化學反應速率的定義式 對于反應： 1 定義 ( ) : ( ) : ( ) : :A B Sdn dn dn a b s? ? ?( , )ssdnrd V t?( ) ( ) ( )A B Sr r ra b s? ? ???恒容時： dtdnVrAA1?∴ 注意： V— 反應 物 體積 ， V0 — 起始反應 物 體積 ， Vx— 轉化率為 xA時的反應 物 體積 ； VR— 反應 器 有效 容積 ； VT — 反應 器 總容積； v0 —反應物起始 體積流量 )()()( 0tVddxntVddnr AAAA??????2 定義 以濃度定義的速率 以 mol流量定義速率 ∵ dCA=CA0*dxA 對于流動反應體系： 速率原始定義： 54121 167。 72 間歇操作攪拌釜式反應器 —— 間歇釜 一、間歇釜的特點 ，存在裝料、調(diào)溫、出料、清洗等輔助時間 t`。 CA, xA, (rA)～ t反 變化，但不隨位置變化。 t停 都相等。 二、反應時間的計算 以整個反應釜在 dt 內(nèi)對 A組分作物料衡算得： (因為濃度隨時間變而不隨位置變，故需取時間微元 ) 在 dt 內(nèi)： A的進入速率 =A的流出速率 +A的消耗速率 +A的積累速率 dtdxndtdnVr AAARA /)/()( *0* ????2. 解析法 —— 適用于已知動力學方程的反應體系 a. 一級反應等溫等容反應 (rA)=kCA=kCA0 (1xA) VR=V0=Vx xA： A的轉化率 00220 01 1 1 1 1 1 AAAAAACCCAAA A A A ACd C d Ctk C k C k C k C C? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???反54115 00)00f a n01 ( 1 1 1 1l n l n1 1 1AAx AAAAx AA A A ACCd x d xtk C x k x k x k C?? ? ? ?? ? ??? —— 只有 CA～ (rA)或 xA～ (rA)數(shù)據(jù)，無速率方程時 14121 2. 反應器總容積 — VT 由于反應體系的發(fā)泡、沸騰等因素，必須 VT＞ VR 設： VR / VT=φ 裝料系數(shù) （ ～ ） 注意 ： v0的單位與 時間單位一致 三、間歇反應釜容積的計算
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