【正文】 )(,0)1()()1()(1mVVmxkCxxCVVxxxxkCxxCVxkCxxCVVVRRAAAAARAAAAAAAAAAAAARR????????????????????故總反應(yīng)體積解得：反應(yīng)器串聯(lián)）兩個等體積的全混流解：（AiAiAiARi rxxCVV )( 100 ???分析 321322220120023221200100111212110021)8 7 ()7 0 7 (2 7 )1()()7 0 (7 0 7 )1()(7 0 0])8 7 (8 7 )1([2mVVVmxkCxxCVVmxkCxxCVVxxVxxxkCVVVVRRRAAAAARAAAAARAARAAAARRR?????????????????????????????????故總反應(yīng)體積解得：令：聯(lián)總體積最小）兩個全混流反應(yīng)器串（ 又為多少？混流反應(yīng)器中進行時，）在兩個等體積串聯(lián)全（應(yīng)為多少？行時，）在全混流反應(yīng)器中進（。1()1(1)1()()1()1(1)39。 1111( ) ( )A i A i A i A i A iiir C C C C????? ? ? ? ?0VV Rii ??(2)若各釜反應(yīng)溫度相同，則公用一條動力學曲線，若各釜 反應(yīng)溫度不同，則需要作出不同溫度下的動力學曲線。 (4）從 CA1點出發(fā)作斜率為 的直線，直線與速率曲線的交點的橫座標為第二釜的出口濃度 CA2，交點的縱座標第一釜的反應(yīng)速率 rA2。用這種方法可以省去試差的麻煩。 衡算基準：單位時間。 (ⅱ) 對多級全混流反應(yīng)器．每一級內(nèi)濃度是均勻的。應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟角度研究選擇多大 出口轉(zhuǎn)化率為最佳，不能無限制地追求高轉(zhuǎn)化率。 ? 上述效應(yīng)相應(yīng)地會在反應(yīng)速率的大小上體現(xiàn)出來。試計算乙酸轉(zhuǎn)化 35 % 時所需的反應(yīng)體積。 0 0 0 0 ( 1 ) ( )A A Af A f RV C V C x r V? ? ?化簡，得 fARAfAfARAfArVCVCVdtrVdtCVdtCV)()(000000????流入量 = 流出量 + 反應(yīng)量 fAAfAfAAfARrxCrCCVV)()(000????? 全混流反應(yīng)器的計算 流入量 = 流出量 + 反應(yīng)量 + 累積量 00()A A fRAfV C xVr? 0 0 0()()A A f ARAfV C x xVr??按出口濃度計算的反應(yīng)速率。 C A 時間 C A i n －－－－－－－－－－－－－－ C A o u t t C A 空間位置 C A o u t 圖 全混流反應(yīng)器 2）全混流反應(yīng)器的特點 A、反應(yīng)器中所有空間位置的物料參數(shù)都是均勻的，而且等于反應(yīng)器出口處的物料性質(zhì)。在定態(tài)操作中，容易實現(xiàn)自動控制，操作簡單，節(jié)省人力，易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可用于產(chǎn)量大的產(chǎn)品生產(chǎn)過程。 ? 改用活塞流反應(yīng)器連續(xù)操作，如要達到同轉(zhuǎn)化率，要求應(yīng)使空時 τ=t=。min），平衡常數(shù) K=。 流入量 = 流出量 + 反應(yīng)量 + 累積量 累積量 = 0 平推流反應(yīng)器的計算 0 Z / 2 Z 流入量 = 流出量 + 反應(yīng)量 1） 平推流反應(yīng)器的體積 0 0 0 0( 1 ) ( 1 )A A A A A A RV C x V C x d x r d V? ? ? ? ?化簡，得 00 A A A RV c d x r d V? dx A dV R C A C A1 dtdVrdtdxxCVdtxCVdtdVrdtdxxCVdtCVdtxCVdtCVRAAAAAARAAAAAAAA?????????????)1()1()1()1(00000010000反應(yīng)量流出量流入量則達到一定轉(zhuǎn)化率 xAf所需的反應(yīng)體積為 : 00 0Afx ARAAdxV V cr? ?注意：第一，反應(yīng)是等溫還是變溫，等溫反應(yīng)時 k 為常數(shù)，變溫反應(yīng)時要結(jié)合熱量衡算式建立 k與 xA的關(guān)系；第二，反應(yīng)過程中有無分子數(shù)變化，如為變分子反應(yīng)，需建立反應(yīng)物體積流量 V與 xA的關(guān)系。 C、所有物料質(zhì)點在反應(yīng)器中具有相同的停留時間，反應(yīng)器中不存在返混。 0 Z / 2 Z 1) 平推流反應(yīng)器的概念 亦稱 活塞流 模型或 理想置換 模型。根據(jù)反應(yīng)物料的特性，若反應(yīng)器填充系數(shù)取 ，則反應(yīng)器的實際體積是多少？ ( / )A A B R Sr k C C C C K??3 2 6 3 2 5 2C H C O O H ( A ) + C H O H ( B ) C H C O O C H ( R ) + H O ( S )?由于原料液中乙酸 :乙醇 :水 =1:2:，當乙酸為 1kg時，加入的總原料為 1+2+= 由此可求單位時間需加入反應(yīng)器的原料液量為 解：首先計算原料處理量 V0， 根據(jù)題給的乙酸乙酯產(chǎn)量，可算出每小時乙酸需用量為 12022 1 6 . 2 3 /8 8 2 4 0 . 3 5 k m o l h???31 6 . 2 3 6 0 4 . 3 5 4 . 1 5 5 ( / )1020 mh?? ?其次計算原料液的起始組成。每批裝料、卸料及清洗等輔助操作時間為 1h。一般說來，高轉(zhuǎn)化率時，反應(yīng)物濃度減少，反應(yīng)速率隨之減少，可以適當提高反應(yīng)溫度，以促使反應(yīng)速率常數(shù)增大而增加反應(yīng)速率。即使 m 不是很大，在反應(yīng)末期也可能發(fā)生這種反應(yīng)級數(shù)的轉(zhuǎn)變。 當要求 A的轉(zhuǎn)化率較高時，配料比的影響更加明顯，提高配料比可縮短反應(yīng)時間，而需付出的代價是 : ① 降低反應(yīng)器的容積利用率 。 對于反應(yīng) A→R ，若要求產(chǎn)物 R的濃度為 CR，則單位操作時間的產(chǎn)品產(chǎn)量 PR為 上面所討論的最優(yōu)反應(yīng)時間是對單位時間產(chǎn)品產(chǎn)量最大而言，如從單位產(chǎn)品所消耗的原料量最少著眼，則反應(yīng)時間越長，原料單耗越少。 12 00?? AAAf k t CCC級反應(yīng)：ktAAf eCC ?? 01 級反應(yīng)：ktCC AAf ?? 00 級反應(yīng)： 間歇釜式反應(yīng)器的工程放大及操作優(yōu)化 1）工程放大 實驗室用的小型反應(yīng)器要做到等溫操作比較容易，而大型反應(yīng)器就很難做到；又如實驗室反應(yīng)器通過攪拌可使反應(yīng)物料混合均勻，濃度均一，而大型反應(yīng)器要做到這點就比較困難。RV V t t?? 只要已知反應(yīng)動力學方程式或反應(yīng)速率與組分 A濃度 CA之間的變化規(guī)律，就能計算反應(yīng)時間。,t39。 流入量 流出量 反應(yīng)量 累積量 = + + 0 間歇操作中流人量和流出量都等于零。 2）連續(xù)操作 連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器，反應(yīng)物料連續(xù)加入和排除，與間歇反應(yīng)器一樣，由于劇烈的攪拌，反應(yīng)器內(nèi)物料混合均勻，物料組成和溫度相同，但一般進口處反應(yīng)物料的溫度低于反應(yīng)器內(nèi)的物料溫度。 （ 4）過程為間歇操作，有輔助時間。頂蓋上都開有各種工藝接管用以測量溫度、壓力和添加各種物料。釜式反應(yīng)器大都用于完全互溶的液相或呈兩相的液液相及液固相反應(yīng)物系在間歇狀態(tài)下操作。工廠中一般稱加壓下操作的釜式反應(yīng)器為反應(yīng)釜，常壓下操作的為反應(yīng)槽。在容器內(nèi)部設(shè)置攪拌裝置，使器內(nèi)物料均勻混合。 其特點為： （ 1）由于劇烈攪拌、混合，反應(yīng)器內(nèi)有效空間中物料達到分子尺度的均勻分布，各處濃度處處相等，可排除物質(zhì)傳遞對反應(yīng)過程的影響； （ 2）反應(yīng)器內(nèi)具有足夠強烈的傳熱條件，各處溫度相等，不需考慮反應(yīng)器內(nèi)熱量傳遞； （ 3）由于反應(yīng)物料同時加入又同時取出，所有物料在反應(yīng)器中具有相同的停留時間，器內(nèi)物料年齡相同，無返混。 缺點 裝料、卸料等輔助操作要耗費一定的時間，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定。 間歇反應(yīng)器性能的數(shù)學描述 在間歇反應(yīng)器中，由于劇烈攪拌，槽內(nèi)物料的濃度和溫度達到均一，因而可以對整個反應(yīng)器進行物料衡算。根據(jù)等容時轉(zhuǎn)化率與濃度關(guān)系 ??????????????????AfAAfAAfCCAACCAAAAxAAAAAAAAAAAAAAAAAAArdCtCrdCCrdxCtCdCdxdxCdCxCCCCCnnnx0000000000000)1( 間歇反應(yīng)器所需的實際操作時間包括反應(yīng)時間 t與輔助時間 t39。單位生產(chǎn)時間所處理的物料量由生產(chǎn)任務(wù)決定，因此反應(yīng)體積可按下式計算 ? ?39。反應(yīng)速率為溫度和某一組分濃度的函數(shù) A→P 反應(yīng)動力學方程式以冪函數(shù)型表示 nAAr k c??? ??? AfAAf CCAAxAAA rdCr