1.1 理想反应器

1.1.3.3 中间流 中间流： ： 介于平推流和全混流之间。 介于平推流和全混流之间。 如：多釜串联、实际反应器； 多釜串联、实际反应器；
1.1.2.2 产生返混的原因 产生返混的原因主要有： 主要有： 主要有 1、涡流与干扰； 、涡流与干扰； 2、速度分布； 、速度分布； 3、沟流； 、沟流； 4、倒流； 、倒流； 5、短路与死角。 、短路与死角。
1.1.2.3 返混对化学反应的影响
1、返混 、 停留时间不一 副产品
a. 短：部分粒子未发生化学反应 b. 长：部分粒子进一步反应 收率 2、返混 、 质量 反应物浓度下降： ： 反应器体积 VR
CAf
CA*
CA0
1.1.2
返 混
返混 是连续操作反应器的固有的流动特性， 管式反应器和连续釜式反应器，均存在这一 现象。
连续操作反应器的容积VR 平均停留时间τ = 物料的体积流量v
即：物料流经反应器所需的时间
1.1.2.1 年龄分布与返混
停留时间分布分为： 停留时间分布分为： 分为 1. 年龄分布 ： 指反应器内的物料。 指反应器内的物料。 2. 寿命分布 ： 指反应器出口处的物料。 指反应器出口处的物料。
1.1.1.2 管式反应器
-- 2
L CA0
L
1.1.1.3 连续反应釜 (CSTR)
间歇釜、连续釜的设备结构是一致的 设备结构是一致的， 间歇釜、连续釜的设备结构是一致的， 主要是工艺 操作过程不同而致。 操作过程不同而致。 特点 ****： ： 1、反应器内各点的温度、浓度一致。 、反应器内各点的温度、浓度一致。 2、总体物料量进出平衡，出口物料中物料性质与釜 、总体物料量进出平衡， 内物料性质一致。 内物料性质一致。 3、稳态时，釜内物料性质不随时间而变化。 、稳态时，釜内物料性质不随时间而变化。
1. 年龄分布
2. 寿命分布
1.1.2.1 -- 年龄分布
年龄分布： ： 物料从进入反应器的瞬间开始计算年龄，到所考虑 物料 的时间为止，反应器的物料 ， 在反应器内的停留时间 ， 反应器的物料， 分布，即构成年龄分布。 分布，即构成 。 不同年龄的物料粒子混在一起， 返混。 不同年龄的物料粒子混在一起，即 返混。 停留时间分布 返混
1 反应器基本理论 1.1 理想反应器 1.2 等温等容过程的反应器容积 1.3 反应器型式和操作方式的选择 1.4 停留时间分布及其测定 1.5 流动模型与停留时间分布的应用
1.1 理想反应器 1.1.1 基本反应器型式 1.1.2 连续操作反应器的流动特性 -------返混 返混 1.1.3 理想反应器
1.1.1.3 CSTR -2
CA0 C
A
tHale Waihona Puke 1.1.1.3 CSTR -3
连续反应釜内的物料浓度与出料浓度一致。 连续反应釜内的物料浓度与出料浓度一致 。 除自催化反应外，物料浓度很低， 除自催化反应外 ， 物料浓度很低 ， 反应速度很 慢 ， 因此，需要更长的反应时间，或更大的反 因此， 需要更长的反应时间， 应器体积。 应器体积。 工业上，为了提高反应物浓度， 工业上 ， 为了提高反应物浓度 ， 多釜串联的 情况较为常见。 情况较为常见。
1.1.1 基本反应器型式
反应器的种类很多，但最主要的为间歇 操作搅拌釜、连续操作搅拌釜和管式反应 器等。 在药厂的反应器中，以间歇釜最为常用。
1.1.1.1 间歇釜 间歇釜： 间歇釜： 具有装置简单、操作方便灵活、适应能力 强等特点，基本上能适应与药厂生产的规 模小、品种多、原料多、工艺条件复杂的 实际情况。 因此，间歇釜是药厂最常见的反应釜。
1.1.1.3 CSTR- 自催化反应
对于自催化反应 对于自催化反应: 自催化反应 A+P 2P -rA -rA 由于存在一个最大的反 应速度， 应速度，如果控制在此 处进行反应， 处进行反应，则所需的 反应器体积为最小， 反应器体积为最小，连 续釜式反应器， 续釜式反应器，可以满 足这一要求。 足这一要求。
1.1.3.2 全混流反应器（CSTR） 全混流反应器（ ）
全混流反应器（CSTR）： 返混最大 （ ） 返混最大!! 返混程度最大的一种理想流动型式。 返混程度最大的一种理想流动型式。即：物料一进入 反应器，即均匀分布于整个反应器中， 反应器 ， 即均匀分布于整个反应器中 ， 包括在出口处 的物料， 的物料 ， 反应器内物料的温度、浓度的工艺性质完全 均匀一致，且和出口处一致。 。 连续搅拌反应釜内的物料流动状况，近似于这种型式。 连续搅拌反应釜内的物料流动状况，近似于这种型式。
间歇釜的特点 ****
1、物料一次加入、反应 、物料一次加入、 后一起排出。 后一起排出。 2、如果搅拌良好，则釜 、如果搅拌良好， 内各点的T、 基本一致。 内各点的 、Ci基本一致。 3、 釜内物料浓度 i)和 、 釜内物料浓度(C 和 反应速度(r 随时间(t) 反应速度 i) ，随时间 而变化。 而变化。
a. 多数情况 ：-rA b. 自催化反应： VR 自催化反应：
1.1.3 理想反应器 根据返混程度的大小， 根据返混程度的大小， 分成： 平推流、 全混流、 中间流反应器 反应器。 分成 ： 平推流 、 全混流 、 中间流 反应器 。
1.1.3.1 平推流反应器（PFR） 平推流反应器（ ）
平推流反应器（ 平推流反应器（PFR）： 没有返混 ） 没有返混!! 不存在返混的一种理想流动型式，一般为细长反应器。 不存在返混的一种理想流动型式，一般为细长反应器。 其特点是：流体通过细长管道时，在与流动方向成垂 特点是 流体通过细长管道时， 直的截面上，各粒子的流速完全相同， 直的截面上 ， 各粒子的流速完全相同 ， 像活塞平推一 活塞流） 不存在混合与扩散，不存在速度分布， 样 （ 活塞流 ） ， 不存在混合与扩散 ， 不存在速度分布， 不存在停留时间分布。 不存在停留时间分布。 当细长管式反应器， 很大 很大时 当细长管式反应器 ， Re很大 时 ， 可视为平推流反应 器。
CA
Ci = Ci (t)
ri = ri (t)
0
t
1.1.1.2 管式反应器 -- 1
特点 ****： ： 1、物料从一端进入，另一端引出； 、物料从一端进入，另一端引出； 2、反应时间是管长的函数 t = t(ℓ)； 、 ； 3、 反应物料的浓度 、 反应速度沿流动方向逐渐 、 反应物料的浓度、 降低； 降低； 4、 稳定操作时 ， 管内某一点的物料浓度 、 温度 、 、 稳定操作时， 管内某一点的物料浓度、温度、 反应速度、 压力等工艺参数， 反应速度 、 压力等工艺参数 ， 不随时间而发生变 化。
1.1.2.1 --反应器 反应器
间歇反应器： 间歇反应器： 一般认为： 物料一次加入， 一起排出， 一般认为 ： 物料一次加入 ， 一起排出 ， 不存在年 龄分布。同样，不存在返混。 龄分布。同样，不存在返混。 管式反应器： 管式反应器： 虽然在层流流动时， 粒子之间不干扰， 但管子中， 虽然在层流流动时 ， 粒子之间不干扰 ， 但管子中 ， 存在着流速分布 管中心处流速最大， 停留时间最短， 流速分布： 存在着 流速分布 ： 管中心处流速最大 ， 停留时间最短 ， 最近管壁处， 物料流速小， 停留时间长， 造成了停留 最近管壁处 ， 物料流速小 ， 停留时间长 ， 造成了 停留 时间分布。 时间分布。 认为：存在返混。 认为：存在返混。 返混 是连续操作反应器中特有的现象。 。
1.1.2.1 --寿命分布 寿命分布
寿命分布： ： 物料粒子从进入反应器，到出反应器时的停留时间， 物料粒子从进入反应器 ， 到出反应器时的停留时间 ， 即为寿命。 即为寿命。 在出口处，不同寿命的粒子混在一起 ， 形成一定的分 在出口处 ， 不同寿命的粒子混在一起， 寿命分布。 布： 寿命分布。 在科研试验中，一般采用测定 的方法。 在科研试验中，一般采用测定寿命分布的方法。 的方法 存在着一定的关系 关系， 年龄分布和寿命分布 存在着一定的关系，已知其中一 种分布，即可求出另一种分布。 种分布，即可求出另一种分布。