【正文】 3 /C A0 τ 2 /C A0 τ 1 /C A0 0 x A ( c ) 多釜串聯(lián)全混流反應器 3/5/2023 (3)1/(–rA)對 xA的曲線上存在著極小值，如圖 ，自催化反應和絕熱操作的放熱反應具有這種特征。 1/ r A 0 x AM x A ( a ) 全混流 + 平推流 τ 1 /C A0 τ 2 /C A0 1/ r A 0 x A ( b) 在最優(yōu)循環(huán)比下的平推流反應器 面積 = τ /C A0 1/ r A 0 x A ( c ) 平推流反應器 面積 = τ /C A0 1/ r A 0 x A ( d ) 全混流反應器 面積 = τ /C A0 圖 不同反應器所需的體積 (τ=V/v0) 3/5/2023 二、復合反應 以目的產(chǎn)物選擇性最大為目標函數(shù)，由瞬時選擇性的定義： () 對于間歇反應器或平推流反應器應用： () () ? ?? ?AAP PpP A P Avvr dCv r v dC??????00AACPPp P A P P P ACAAvvdC dC C C dC??? ? ? ? ? ? ?00001 AACA PPP P ACP A A A Av CC dCv C C C C ??? ? ? ??? ?3/5/2023 對于全混流反應器，瞬時選擇性與總選擇性相同： () 從上述討論看，復合反應的產(chǎn)物分布不僅與反應的型式、反應動力學特性有關(guān)，而且還與反應器的型式有關(guān)。 圖 1. 0 0. 8 0. 6 4 3 2 1 0 1 2 3 lgk 2 /k 1 (CP m ax)m/(CP m a x)p 3/5/2023 2. 不可逆平行反應 P是目的產(chǎn)物 P的瞬間選擇性與 CA之間可能有三種變化形狀： (1) 隨 CA的增大而單調(diào)地增大，此時由圖 (a)的圖解示意圖可看出，反應器內(nèi)的返混作用將是不利的，應選用無返混的平推流反應器。 圖 (b)全混流最優(yōu)，多釜串聯(lián)全混流次之，平推流最差 圖 平行反應中反應器比較的圖解示意 P? 全混流 C A C A 0 C P P? 多釜串聯(lián)全混流 C A C A 0 P? 平推流 C A C A 0 3/5/2023 P? 全混流 0 C A C A 0 ( a ) 全混流 \ P? 平推流 0 C A C A 0 ( b) 平推流 P? 全混流 平推流 0 C A C A1 C A 0 ( c ) 全混流 + 平推流 3/5/2023 167。 ? ? 00( ) ( )A R A Pr V H v C T T?? ? ? ? ?00 ()AA APCHT T xC?????3/5/2023 [例 ] 有一有效容積為 ，其內(nèi)設置有換熱面積為 。該原料液的密度 ρ＝ 1050g／ l，定壓比熱CP=(J／ g要求原料液的進料速率為 v0=3m3／ h，反應器出口的反應液中 CA＝ 。h所用冷卻介質(zhì)的溫度為 25℃ 。 kAR???3/5/2023 解： ① 計算所需反應溫度 T 全混流反應器： 一級不可逆液相反應： (–rA)=kCA 根據(jù)阿累尼烏斯方程有 ∴ 所以，反應應在 (或 ℃ )下操作。如為非定態(tài)操作 ,屬變溫過程，即反應溫度隨時間而變，但不隨空間而變。對于放熱反應，這會出現(xiàn)定態(tài)不唯一的問題，即同時存在多個定態(tài)，操作溫度都能滿足反應器的熱量及物料衡算式。那些不具有抗干擾能力的定態(tài)則稱為是不穩(wěn)定的定態(tài)，這就是要討論的定態(tài)穩(wěn)定性問題。以一級不可逆反應為例： () ()式為 S型曲線。由于參數(shù)的不同， Qr線有不同的斜率和位置，如圖 。三個交點都滿足熱平衡條件 QG=Qr，也都稱做定態(tài)操作點，下面就分析這三個點的穩(wěn)定情況及操作態(tài)的選擇。 當有擾動使 T略小于 Ta時，有 QG＞ Qr ，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復到 a點。 當有擾動使 T略小于 Tb時，有 Qr＞ QG ，移熱速率大于放熱速率，體系溫度繼續(xù)下降，直至到 a點。 當有擾動使 T略小于 Tc時，有 QG＞ Qr ，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復到 c點 從上面的分析可知 a、 c點是穩(wěn)定的定態(tài)點， b點為不穩(wěn)定定態(tài)點。a點雖穩(wěn)定，但轉(zhuǎn)化率低，失去了實際價值。 Q Q r Q G c b T T a T b T c 3/5/2023 由圖可見，在穩(wěn)定的定態(tài)點 a及 c處，移熱線的斜率大于放熱曲線的斜率，即： () 這是定態(tài)操作穩(wěn)定的必要條件，但不是充分條件，也就是說，如果滿足式 ()，則定態(tài)可能是穩(wěn)定的；若不滿足該式，則定態(tài)一定是不穩(wěn)定的。圖 進料溫度 T0與定態(tài)溫度 T的關(guān)系示意圖。 值得注意的是曲線在 F點處是不連續(xù)的，定態(tài)溫度突然增高，這一點稱為著火點；再繼續(xù)提高進料溫度，定態(tài)溫度的升高再不出現(xiàn)突跳現(xiàn)象；若將進料溫度逐漸降低，比如從TE降至 TG，定態(tài)溫度則沿EDBAG曲線下降。 T E D B F G A T 0 T G T A T D T E 圖 T0與定態(tài)溫度 T的 關(guān)系示意圖 3/5/2023 著火與熄火現(xiàn)象對于反應器操作控制甚為重要，特別是開停工的時候。 為了使反應器操作穩(wěn)定，應使用盡可能大的傳熱面積和盡可能小的傳熱溫差等。 3/5/2023 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH