【正文】 C x????????然后，將題給的速率方程變換成轉(zhuǎn)化率的函數(shù)。) 55 ( 11 / 60 ) 12 .38RV V t t m? ? ? ? ? ?實(shí)際反應(yīng)器體積： ＝ 連續(xù)流動(dòng)均相管式反應(yīng)器 均相管式反應(yīng)器的特征 在連續(xù)管式反應(yīng)器中，沿著與物料流動(dòng)方向垂直的徑向截面上總是呈現(xiàn)不均勻速度分布，在流速較大的湍流狀態(tài)時(shí)，雖然速度分布較均勻，但在邊界層中速度仍然因壁面的阻滯而減慢，造成了徑向速度分布的不均勻性，使徑向和軸向都存在一定程度的混合，這種速度分布的不均勻性和徑向、軸向的混合給反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算帶來(lái)許多困難，為此，人們?cè)O(shè)想了一種理想流動(dòng)，即平推流。是一種返混量為零的理想流動(dòng)模型，它假設(shè)反應(yīng)物料以穩(wěn)定流量流人反應(yīng)器，在反應(yīng)器中平行地像氣缸活塞一樣向前移動(dòng) 。 B、垂直于物料流動(dòng)方向的任一截面（又稱徑向平面）上物料的所有參數(shù)，如濃度、溫度、壓力、流速都相同。 長(zhǎng)徑比很大，流速較高的管式反應(yīng)器中的流體流動(dòng)可視為平推流 。在微元體積內(nèi)的反應(yīng)物料的濃度、溫度均勻一致。 00 A A A RV c d x r d V??? ? AR xAAAVR rdxCVdV0000對(duì)于平推流反應(yīng)器進(jìn)行某種等容過(guò)程，其停留時(shí)間 t為 : 00 0Afx ARAAdxV V cr? ????AfxAAARrdxCVVt0002）等溫平推流反應(yīng)器的計(jì)算 （ 1）反應(yīng)過(guò)程中無(wú)體積變化 00 0Afx ARAAdxV V cr? ?以 n級(jí)不可逆反應(yīng)為例 ?? ????????????AfAAf AfCCnAARAAAAAAx xnAnAAnAAARnAAkCdCVVCdCdxxCCxkCdxVkCdxCVVkCr00000 010000)1()1(00000000000000nAAfAfARxAAxAAAxAAARCktxkxCVVkdxCVkCdxCVrdxCVVAfAfAf?????????或時(shí)當(dāng)ktAfAfRxAAxAAAARAAAxAAAxAAARexxkVVxkxdVxkCdxCVVxCCkCdxCVrdxCVVAfAfAfAf????????????????????111ln)1()1()1()1(1n00000000000000或時(shí)當(dāng)00000200022000002000001,)1()1()1()1()1(2nAAAfAfAAfRxAAAxAAAARAAAxAAAxAAARk t Ck t CxxkCxVVxkCxdVxkCdxCVVxCCkCdxCVrdxCVVAfAfAfAf???????????????????或時(shí)當(dāng) （ 2）反應(yīng)過(guò)程中有體積變化 00 0Afx ARAAdxV V cr? ?A B L MA B L M? ? ? ?? ? ?? ? ??????Af Afx xnAnAAnAAAnAAARnAAxkCdxxyVkCdxCVVkCr0 0 100000)1()1( ?以 n級(jí)不可逆反應(yīng)為例 ? ? ? ?1A L M A BA? ? ? ? ??? ? ? ?????000( 1 )( 1 )AAAAA A ANxNCV V y x?????（ 3) 熱量衡算 平推流反應(yīng)器中取一個(gè)體積為 dVR的微元進(jìn)行熱量衡算。反應(yīng)在 100℃ 下等溫操作，其反應(yīng)速率方程為 已知 100℃ 時(shí)， k= 104L/（ mol試計(jì)算乙酸轉(zhuǎn)化 35 % 時(shí)所需的反應(yīng)體積。等容下活塞流反應(yīng)器的空時(shí)與條件相同的間歇反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間相等，已求出達(dá)到題給要求所需的反應(yīng)時(shí)間為 t=。原料處理理為V0=? 因此，反應(yīng)體積 VR= ()= m3 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器 全混流反應(yīng)器是另一類在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器，化工中常用的連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器可視為全混流反應(yīng)器。由于是連續(xù)操作，不存在間歇操作中的輔助時(shí)間問(wèn)題。 1） 全混流反應(yīng)器的概念 亦稱理想混合模型或連續(xù)攪拌糟式反應(yīng)器模型。 它假定反應(yīng)物料以穩(wěn)定流量流人反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，剛進(jìn)人反應(yīng)器的新鮮物料與存留在反應(yīng)器中的物料瞬間達(dá)到完全混合。 B、物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器中的停留時(shí)間不相等，有的很長(zhǎng)，有的很短，形成一個(gè)停留時(shí)間分布。 全混流反應(yīng)器的反應(yīng)速率即由釜內(nèi)的濃度和溫度所決定。 當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)口物料 中已含反應(yīng)產(chǎn)物 0 0 0 0 ( 1 ) ( )A A Af A f RV C V C x r V? ? ?fARAfAAA rVxCVxCV )()1()1( 00000 ????全混流反應(yīng)器 τ的圖解 計(jì)算 000 ( ) ( )A A fAARA f A fCxCCVV r r? ?? ? ?000 ( ) ( )A A fAARA f A fCxCCVV r r? ?? ? ?AfAfAAfAfAAfAAfAfAAfAfAAfAAAAfAfAAfAfAxxkkCCxkCxCkCxCkCCCxCkCkCCkxCkCCC?????????????????111)1(1n10n00000000000??????或時(shí)：當(dāng)或時(shí)：當(dāng)000 ( ) ( )A A fAARA f A fCxCCVV r r? ?? ? ?0000022022002020214124110)1()1(2nAAAAfAAfAAfAfAfAAfAfAAfAAfAfAAfAfACkCkCCkCkCCCCkxkCxkxkCxCkCxCkCCC????????????????????????? 時(shí)：當(dāng)思考題：用全混流反應(yīng)器進(jìn)行乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)，每天生產(chǎn)乙酸乙酯 12022kg，其化學(xué)反應(yīng)式為 ( / )A A B R Sr k C C C C K??原料中反應(yīng)組分的質(zhì)量比為 A:B:S=1:2:，反應(yīng)液的密度為 1020kg/m3，并假定在反應(yīng)過(guò)程中不變。min），平衡常數(shù) 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 )?通過(guò)乙酸的起始濃度和原料中各組分的質(zhì)量比，可求出乙醇和水的起始濃度為 由于原料液中乙酸 :乙醇 :水 =1:2:，當(dāng)乙酸為 1kg時(shí)，加入的總原料為 1+2+= 由此可求單位時(shí)間需加入反應(yīng)器的原料液量為 首先計(jì)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(shí)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(jì)算原料液的起始組成。因?yàn)? 代入速率方程，整理后得 式中 0 0 0 0 32201 4 .6 8( ) ( )A A f A A fRA f A f A f AV C x V C xVmr k a b x c x C? ? ???思考題中三種反應(yīng)器體積比較 ? BSTR： VR＝ (實(shí)際體積為 ） ? PFR： VR＝ ? CSTR： VR＝ ? 返混：不同年齡粒子之間的混合 ? 返混的基本效應(yīng)：反應(yīng)物濃度的下降和生成物濃度的上升。 ? 對(duì)于其速率隨著反應(yīng)物濃度增加而增加的反應(yīng)過(guò)程，返混的效果是降低了反應(yīng)速率 ? 某廠生產(chǎn)醇酸樹脂是使己二酸與己二醇以等摩爾比與70℃ 用間歇反應(yīng)器并以硫酸作催化劑進(jìn)行縮聚反應(yīng)而生產(chǎn)的，實(shí)驗(yàn)得出的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為： 1)若每天處理 2400己二酸 (146)，每批操作輔助時(shí)間 1h，反應(yīng)器裝填系數(shù)為 ,求轉(zhuǎn)化率分別為 XA=。 當(dāng)轉(zhuǎn)化率增加時(shí)，所需反應(yīng)體積迅速增加，尤其全混 流反應(yīng)器增加 。 思考題 4:在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)不可逆反應(yīng)，出口轉(zhuǎn)化率為 ，現(xiàn)將該反應(yīng)移到一個(gè)等體積的平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，且操作條件不變，問(wèn)出口轉(zhuǎn)化率是多少 ? 反應(yīng)器的推動(dòng)力是由反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度差產(chǎn)生的 多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化 A、平推流反應(yīng)器的推動(dòng)力隨反應(yīng)器的軸向長(zhǎng)度逐漸降低； B、全混流反應(yīng)器的推動(dòng)力等于反應(yīng)器出口處的推動(dòng)力； C、在反應(yīng)器進(jìn)出口條件相同的情況下，間歇反應(yīng)器與平推流反應(yīng)器的