【正文】 ⑤反應(yīng)器有效體積 = l ⑥反應(yīng)器實(shí)際體積 3/5/2023 167。 RVV??() 式中： Ф是裝料系數(shù)，一般為 ～ ，不起泡、不沸騰物料取 ～ ，起泡、沸騰物料取 ～ 。 間歇反應(yīng)器 分批式 (又稱間歇式 )操作，是指反應(yīng)物料一次加入反應(yīng)器內(nèi)，而在反應(yīng)過程中不再向反應(yīng)器投料，也不向外排出反應(yīng)物，待反應(yīng)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率后再全部放出反應(yīng)產(chǎn)物。 ： 反應(yīng)器的有效體積 VR與進(jìn)料的體積流量v0之比。 全混流反應(yīng)器 167。 多釜串聯(lián) 全混流反應(yīng)器 167。物理意義是處理一個(gè)反應(yīng)器體積的物料所需要的時(shí)間。 （ 間歇操作攪拌 釜式反應(yīng)器） 3/5/2023 圖 3/5/2023 一、間歇反應(yīng)器特點(diǎn) 1. 反應(yīng)物料一次加入，產(chǎn)物一次取出。 ?3/5/2023 生產(chǎn)乙二醇，產(chǎn)量為 20kg／ h。 平推流反應(yīng)器 工業(yè)上的管式反應(yīng)器其長(zhǎng)徑比較大的可近似地按平推流反 應(yīng)器處理。如果反應(yīng)速率方程過于復(fù)雜，往往需要用數(shù)值積分或如圖 。 ])1([arcs in)1(1]11[ 00 0????????? ??AAAxAAAxAA xxdxxxdxxx AfAf3/5/2023 167。min)]，兩種物料以等體積加入反應(yīng)器，一種含 molA/l，另一種含 molB/l。 如果采用幾個(gè)串聯(lián)的全混流反應(yīng)器來進(jìn)行原來由一個(gè)全混流反應(yīng)器所進(jìn)行的反應(yīng)，則除了最后 — 個(gè)反應(yīng)器外的所有反應(yīng)器都在比原來高的反應(yīng)物濃度下進(jìn)行反應(yīng)。 圖解步驟： (動(dòng)力學(xué)方程 )作操作溫度下的 (–rA)～CA(或 xA)關(guān)系曲線圖 1。求解方程組 ()，可得各釜的出口轉(zhuǎn)化率，從而求出各釜的反應(yīng)體積，此時(shí)總和為最小。 圖 不同反應(yīng)器所需的體積 (τ=VR/v0) 1/ ( r A ) 0 x A ( b) 全混流反應(yīng)器 面積 = τ /C A0 1/ ( r A ) τ 3 /C A0 τ 2 /C A0 τ 1 /C A0 0 x A ( c ) 多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 1/ ( r A ) 0 x A ( a ) 平推流反應(yīng)器 面積 = τ /C A0 3/5/2023 (2) 1/(–rA)隨 xA的增大而單調(diào)下降，如圖 ，對(duì)于 n＜ 0的不可逆等溫反應(yīng)均具有此性狀。 圖 (a)平推流最優(yōu)，多釜串聯(lián)次之，全混流反應(yīng)器最差 圖 平行反應(yīng)中反應(yīng)器比較的圖解示意 1kAP??? 2kAS??? P? 平推流 C A C A 0 面積 =C P P? 多釜串聯(lián)全混流 C P C A C A3 C A2 C A1 C A 0 P? 全混流 C A C A 0 面積 =C P 3/5/2023 (2)φP隨 CA的增大而單調(diào)地下降，從圖 (b)可看出返混將有利于收率的提高，以全混流反應(yīng)器為最優(yōu)。經(jīng)實(shí)測(cè)得器內(nèi)換熱器的總傳熱系數(shù) K= kJ/[m2無論是定態(tài)操作還是非定態(tài)操作，反應(yīng)過程的溫度均需由反應(yīng)器的熱量衡算式和物料衡算式來決定。 000000 0 0() ( ) e xp[ ]()1e xp[ ]ARA A R AA R AGPPPPC Ek V H C V H kk C V Hk RTQEv C v Cv C v C kRT??? ???? ? ? ????? ? ???3/5/2023 Q Q r 1 Q r 2 Q r3 Q G T ( a ) Q Q r Q G c b a T T a T b T c (b) 圖 T～ Q的關(guān)系 3/5/2023 現(xiàn)在來看圖 (b) 中 QG線、 Qr線的 a、 b、 c 三個(gè)交點(diǎn)。設(shè)計(jì)連續(xù)釜式反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)選擇在穩(wěn)定的定態(tài)點(diǎn)操作，而且一般選擇上定態(tài)點(diǎn)，即圖 (b)中的 c點(diǎn)。這條曲線也存在一個(gè)間斷點(diǎn) B，此處定態(tài)溫度出現(xiàn)突降，這點(diǎn)稱為熄火點(diǎn)。例如，若操作溫度是在著火點(diǎn)附近，則進(jìn)料溫度稍有改變，便會(huì)產(chǎn)生超溫，從而破壞操作，可能出現(xiàn)燒壞催化劑或者可能產(chǎn)生爆炸等事故；在熄火點(diǎn)附近操作時(shí)，則易產(chǎn)生突然降溫以致反應(yīng)終止。 Q Q r Q G c b a T T a T b T c 。 Q Q r Q G c b a T T a T b T c a點(diǎn)： 當(dāng)有擾動(dòng)使 T略大于Ta時(shí) (dT＞ 0)，有 QG＜ Qr ,移熱速率大于放熱速率，體系溫度下降，自動(dòng)恢復(fù)到 a點(diǎn)。這些定態(tài)中有些定態(tài)具有抗外界干擾的能力，即在外界干擾使其偏離了原來定態(tài)，而系統(tǒng)本身具有抑制這種使其發(fā)生偏離的干擾的影響并在干擾因素消失后它又能自動(dòng)回復(fù)到原來的定態(tài)操作點(diǎn)，這類定態(tài)我們稱之為穩(wěn)定的定態(tài)?！?]。 反應(yīng)器的熱衡算與熱穩(wěn)定性 (1) 全混流反應(yīng)器的熱衡算方程 (通常又稱為操作方程式 ) 若忽略反應(yīng)流體的密度和定壓比熱隨溫度的變化，反應(yīng)器 在定常態(tài)下操作時(shí)對(duì)反應(yīng)器作熱量衡算有： 單位時(shí)間 單位時(shí)間 單位時(shí)間 單位時(shí)間 [物料帶入熱量 ] [物料帶出熱量 ][傳給介質(zhì)熱量 ]+[反應(yīng)放熱 ] = 0 即： () 0 0 0 ( ) ( ) ( ) 0P P m A R Av C T v C T K A T T r V H?? ? ? ? ? ? ? ? ?00( ) ( ) ( ) ( )A R A P mr V H v C T T K A T T?? ? ? ? ? ? ?3/5/2023 當(dāng)反應(yīng)器在絕熱條件下操作，上式右端的第二項(xiàng)為零，即： () 將式 ()或 ()與全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程式 (1)聯(lián)立求解來確定反應(yīng)器容積，傳熱面積或有關(guān)反應(yīng)溫度、流體入口溫度等操作參數(shù)。平推流將不利于這類反應(yīng)。 0 1 0 111( ) ( )( 1 ) ( 1 )A A i A i A A i A iiiA i A iF x x F x xk x k x ???????? ? ? ???上式也可寫成： 3/5/2023 167。 ②從 CA1點(diǎn)出發(fā)作斜率為 (–rA2) /(CA2–CA1)的直線，直線與速率曲線的交點(diǎn)的橫座標(biāo)為第二釜的出口濃度 CA2，交點(diǎn)的縱座標(biāo)為第二釜的反應(yīng)速率 (–rA2) 。 3/5/2023 圖 多釜串聯(lián)的全混流反應(yīng)器 ? ?1Ar? 恒容、恒溫 n 級(jí)不可逆反應(yīng) τ = τ1+ τ2+ τ3+ τ4 τ4 τ3 τ2 τ1 CA CA4 CA2 CA0 (a ) 多釜串聯(lián)反應(yīng)器的容積 CA0 v0 CA1 rA1