理想流動(dòng)式反應(yīng)器ppt課件-展示頁(yè)
2025-05-10 12:31本頁(yè)面
【正文】 間歇反應(yīng)來(lái)分析 AxAAAxAAACCAACCAdxrFdxrCdCrtVdCrtAAAAAA???????????????0000)(1)(1)(1)(100???反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率定義 : 間歇操作 xA=(nA0 –nAt)/ nA0 定態(tài)操作 xA=(FA0 –FAf)/ FA0 (給定體積 V和進(jìn)出口 ) Piston Flow Reactor(PFR) 假設(shè)軸向無(wú)反混 ,徑向全混合的管式反器。料液予熱至 163℃ 后加入反應(yīng)器， 1) 求反應(yīng)到 A的轉(zhuǎn)化率為 97%，所需反應(yīng)時(shí)間 t 及反應(yīng)結(jié)束時(shí)釜內(nèi) 溫度 T。第二章 理想反應(yīng)器計(jì)算 幾種簡(jiǎn)單反應(yīng)器 Batch Reactor Piston(Plug) Flow Reactor Continuant Stirred Tank Reactor （流加操作釜式反應(yīng)器 Semibatch Reactor） 定態(tài) (積累項(xiàng) =0) steady state 非定態(tài) (有積累項(xiàng) ) transient state 間歇反應(yīng)器 (無(wú)流 入 ,流出項(xiàng) ) 定態(tài)下的流動(dòng)式反應(yīng)器（無(wú)積累項(xiàng)） 反應(yīng)器物料衡算 (各組分的 mol數(shù) ) = 0 (mol/s) 流入項(xiàng) 流出項(xiàng) 反應(yīng)項(xiàng) 積累項(xiàng) + + + (源項(xiàng) ) (dCA/dt) 反應(yīng)器熱量衡算 (J/s) 定態(tài) (積累項(xiàng) =0) steady state 非定態(tài) (有積累項(xiàng) ) transient state 間歇反應(yīng)器 (無(wú)流 入 ,流出項(xiàng) ) 定態(tài)下的流動(dòng)式反應(yīng)器（無(wú)積累項(xiàng)） = 0 (J/s) 流入項(xiàng) 流出項(xiàng) 反應(yīng)項(xiàng) 積累項(xiàng) + + + (源項(xiàng) ) (dT/dt) + 換熱項(xiàng) 第 一 節(jié) 間歇釜反應(yīng)器計(jì)算 A P t=0, CA0= nA0 / V 求釜內(nèi)濃度達(dá)CA時(shí)所需時(shí)間 t 恒容反應(yīng)取一小 滴液即代表全釜 V 1/(rA) CA CA CA0 XA 1/(rA) 0 1 XA (rA) CA CA CA0 t t/CA0 某時(shí)刻作化學(xué)反應(yīng)的摩爾衡算 V (rA )dt = VdCA (rA )dt = dCA 20000()1111AAAAAAAr kCktCCxktCxktCxktC????????AAAACCktkCr0ln)(???(各種一 , 二級(jí)反應(yīng)的公式見(jiàn)書(shū)上 p19,p21) 例 : 例： 000( ) /[ 1 /( ) ]1()1()AAAAAACAACxAAr dC dtdt r dCt dCrC dxr? ? ?? ? ???????? 間歇釜反應(yīng)器 (有反應(yīng)熱時(shí)的計(jì)算 ) t x 0 0 1 絕熱反應(yīng)器 等溫反應(yīng) 吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) X 0 T T0 √ √ k(T) k(T0) √ √ t 0 √ √ 必需作熱量衡算才能求得每一瞬時(shí)的 T. 對(duì)絕熱反應(yīng)器有 T =f(x) 數(shù)值解 : dxxTkdxxCTkdCkCdttxAAA????????? ?11)(1)1()(1100設(shè)反應(yīng)為 A P tTktTkAAAAAexexCCkCdtdCr)()(011)(???????????非絕熱非等溫間歇反應(yīng)器 (參見(jiàn) p41) dT/dt = ? k(1 – x) + UA(T –Tm) /?V Cv 發(fā)熱量 =釜內(nèi)溫升 ⊿ T (n t) Cv’ nA0 ⊿ X (⊿ H) = ⊿ T n 0(1+?X) Cv’ ⊿ T = [(nA0/n0) (⊿ H) / Cv’ (1+?X)] ⊿ X = f(x) ≈? ⊿ X ?= (nA0/n0) (⊿ H)/ Cv’= yA0 (⊿ H) /Cv’ = CA0 (⊿ H) /? Cv , (Cv=Cv’/M)量綱為 [J/℃ g混合物 ], 設(shè) t=0時(shí)釜溫為 T0 , 轉(zhuǎn)化率為 X0 反應(yīng)熱為 (⊿ H) [kJ/mol A] 料液熱容為 Cv’ [J/℃ mol混合物 ] 絕熱反應(yīng)器的 熱量衡算方程 : ? 稱(chēng)絕熱溫升 ,量綱為 [℃ ] U 換熱系數(shù) [kW/0Km2] A 換熱面積 [ m2] k[s1] BA ?02 / 50 0 / oppABc c J g C J m ol C? ? ? ?3/ cmgBA ?? ?? 考慮 A的不可逆異構(gòu)化反應(yīng)： 該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，在 163℃ 時(shí) k=，活化能 E為 12kJ/mol，反應(yīng)熱 (ΔHT0)為 83 kJ/mol。 A的分子量為 250， A和 B的熱容為 ，比重為 反應(yīng)在絕熱間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行。 2) 每天處理 3000kg的反應(yīng)物 A， (反應(yīng)結(jié)束后排料時(shí)間可忽略不計(jì) ) 求反應(yīng)釜的體積 V。 (單位時(shí)間內(nèi) dV中 i物料轉(zhuǎn)化的量 )= (單位時(shí)間進(jìn)入 dV的 i物料量 ) (單位時(shí)間流出 dV的 i物料量 ) 取管中一體積元 dV進(jìn)行 化學(xué)反應(yīng)的衡算， x Fi xi Fi+dFi xi+dxi dV Fi： i物種進(jìn)入 dV的流量， xi： i物種進(jìn) dV時(shí)的轉(zhuǎn)化率 Fi 0 xi=(Fi 0 Fi) / Fi 0 平推流反應(yīng)器 (非定容 ) dxFdVr ii 0)( ??dxFdVr ii 0)( ??可得到基礎(chǔ)方程： dxrFVdxrFdVxiioii?????00)(1)(00 )(1ixi FVdxr???或 0 01()xAiVC dxr ????1/(rA) 0 x V/FA0 0/ AC?1/(rA) CA CA CA0 XA 1/(rA) 0 1 XA (rA) CA CA CA0 t t/CA0 1/(rA) CA CA CA0 XA 1/(rA) 0 1 XA (rA) CA CA CA0 τ τ/CA0=V/FA0 PFR Batch Reactor ) 1 /( ) 1 ( , ) ( : 0 x x C C kC r 例 : x x A A A
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