【正文】 A A n n na f x dx y y y y y y y y??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? LL n為偶數 ∴ 對于上表數據，用辛普森公式計算： AxAA dxxxAf 0]11[??? = [+4 +2 +4 +] 247。s)，原料氣中含有 50％ A和 50％惰性氣體 (CA0=)，求轉化率為 80％時所需的時間。 3/5/2023 圖 平推流反應器的圖解計算示意圖 2. 圖解計算 1/ ( – rA) 面積 = τ /CA0 0 xA ( a ) 適用一般場合 1/ ( – rA) 面積 = τ 0 CA CA 0 ( b ) 僅適用恒容過程 3/5/2023 [例 ] 在 215℃ 和 5大氣壓下，均相氣相反應 Ａ ─→3 Ｒ 在平推流反應器中進行。如果反應速率方程過于復雜，往往需要用數值積分或如圖 。 3/5/2023 FA = FA＋ dFA +（ –rA） dVR + 0 即： 0 d Z Z F A 0 F Af d V R F A F A + d F A ???????????????????????????????????的積累速度反應器中的反應量單位時間的流出量單位時間的流入量單位時間 AAAA ? ?A A RdF r dV? ? ? 00( 1 )A A A A AdF dF x F dx? ? ? ? ?? ?0A A A RF dx r dV??0 0 0AAF v C? 0F v C?3/5/2023 積分得 或 () ※ 平推流反應器基礎設計式 ※ 恒容時 ∴ () ? ?0 0Afx ARAAdxVFr? ?? ? ?0 00AfxRAAAV dxCvr? ?? ??001 AAAAC dCx dxCC? ? ? ?? ?0AfAC ACAdCr? ?? ??3/5/2023 恒容過程，平推流反應器與間歇釜式反應器的設計方程完全一致；所以只要反應是等容的，間歇反應器所導得的積分式均適用。 、濃度沿管長連續(xù)變化。 間都相同。 平推流反應器 工業(yè)上的管式反應器其長徑比較大的可近似地按平推流反 應器處理。 (2)若裝填系數取 ，試計算反應器的實際體積。要求轉化率達到 95％。該反應對氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級，在反應溫度下反應速率常數等于 l／ (mol ?3/5/2023 生產乙二醇，產量為 20kg／ h。 3/5/2023 V的計算 反應器的實際體積是考慮了裝料系數后 的實際體積 (不包括換熱器攪拌器的體積 )。 dtdxn AA 0? ?ARrV? ? ?0 0Ax AAARdxtnrV???? ?0AAC ACAdCtr????或： () = 積分得： 恒容時： () () ※ 間歇反應器的設計基礎式 ※ ? ?0 0Ax AAAdxtCr???3/5/2023 VR的計算 由 ()式所得的時間是指在一定的操作條件下，為達到所要求轉化率 xA所需的反應時間 ,而不是每批操作所需的時間，每批操作所需的時間應是 (t + t0) ∴ 反應器的有效體積為 VR = v0 (t + t0) () 式中： t0是輔助生產時間，包括加料、出料、 清洗反應器和物料的升溫、冷卻。 ，反應器內各點溫度相同、濃度相同。 （ 間歇操作攪拌 釜式反應器） 3/5/2023 圖 3/5/2023 一、間歇反應器特點 1. 反應物料一次加入，產物一次取出。 3/5/2023 167。 ※ 空時、空速用于連續(xù)流動反應器。物理意義是單位時間可以處理多少個反應器體積的物料。物理意義是處理一個反應器體積的物料所需要的時間。 3/5/2023 0vV R?? ： 流體微元平均經歷的時間稱為平均停留時間。 (主要用于間歇反應器 ) ：是指反應物料從進入反應器的時刻算起到它們離開反應器的時刻為止所用的時間。 反應器的熱衡算與熱穩(wěn)定性 3/5/2023 主要講述理想反應器的設計原理及反應器的選型。 多釜串聯(lián) 全混流反應器 167。 平推流反應器 167。2 均相反應過程 167。 間歇反應器 167。 全混流反應器 167。 反應器型式和操作方式的評選 167。 要求掌握的內容： 合適的反應器型式 3/5/2023 反應器操作中的幾個術語 ：是指反應物料進入反應器后，從實際發(fā)生反應的時刻起，到反應達某個轉化率時所需的時間。 (主要用于連續(xù)流動反應器 )。 ： 反應器的有效體積 VR與進料的體積流量v0之比。 3/5/2023 ：空時的倒數。 ?1?VS ：具有不同停留時間的流體微元之間的混合稱為返混。進料體積流量按反應器入口處溫度、壓力求取。 間歇反應器 分批式 (又稱間歇式 )操作，是指反應物料一次加入反應器內，而在反應過程中不再向反應器投料，也不向外排出反應物，待反應達到要求的轉化率后再全部放出反應產物。 ，反應器內濃度、溫度隨反應時間連續(xù)變化。 3/5/2023 二、間歇反應器體積計算 ???????????????????????????????????的積累速度反應器中的反應量單位時間的流出量單位時間的流入量單位時間 AAAA? ?ARrV? dt CVd AR ）（? ?ARrV?RAd V Cdt?? （ ） 即： 0 0 () 以反應物 A為關鍵組分， A的反應速率記作 （ rA），根據間歇反應器的特點，在單位時間內對整個反應器作物料衡算： 3/5/2023 無論是等溫變溫等容變容 ()式均成立。 v0是平均每小時反應物料的體積處理量。 RVV??() 式中： Ф是裝料系數，一般為 ～ ，不起泡、不沸騰物料取 ～ ，起泡、沸騰物料取 ～ 。使用 15％ (質量 )NaHCO3水溶液及 30％ (質量 )的氯乙醇水溶液作原料，反應器投料氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為 1∶ 1，混合液相的密度為 。h)。 (1)若輔助時間為 ，試計算反應器的有效體積。 [例 ] 在等溫間歇反應器進行氯乙醇的皂化反應 ClCH2CH2 OH ＋ NaHCO3 OHCH2CH2OH ＋ NaCl＋ CO2 3/5/2023 ①各組分的分子量 MA= MB= 84 MP= 62 ②各組分的摩爾處理量 NP = 20/62 = mol/h NA0 = NB0 = NP / = mol/h ③求兩股物料的重量流量 ∴ WA= kg/h WB= kg/h W = WA＋ WB= kg/h v0= W/ρ= 解：計量方程式可寫成： A＋ B P＋ D＋ S 3/5/2023 VR= v0 (t+t0) = (+) = l ? ?0 200 0011 ( 1 ) 1AAxx A A AAA A A A Adx dx xt C hr k C x k C x? ? ? ?? ? ???RVV??④反應時間 ⑤反應器有效體積 = l ⑥反應器實際體積 3/5/2023 167。 一、平推流反應器的特征 ，沿同一方 向以同一流速流動，在流動方向上沒 有返混。 、溫度 相同。 C A C A0 C A o u t 管長 Z / 2 Z C A C A0 0 Z / 2 C A o u t Z 時間 圖 1 平推流反應器圖示 0 Z / 2 Z 3/5/2023 二、平推流反應器設計 1. 平推流反應器的設計方程 根據平推流反應器的特點，可取反應器中一微元段作物料衡算，然后沿管長對整個反應器積分，就可得到平推流反應器的設計基礎式。對于氣相變容過程，用含膨脹因子的式子表示各個濃度即可。 對于非等溫反應，式 ()或 ()應結合熱量衡算式 (又稱操作方程 )聯(lián)立求解。 215℃ 時，速率方程式為： (–rA)=(mol/l 3/5/2023 解：根據題中所給出的已知條件有： yA0＝ δA＝