管式反应器课程设计样本
反应器设计课程设计
反应器设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习反应器设计的基本原理和方法，使学生掌握化学反应器的设计和分析能力。
具体目标如下：1.掌握化学反应器的基本类型及其工作原理。
2.了解反应器设计的主要参数和计算方法。
3.理解反应器操作条件对反应结果的影响。
4.能够运用反应器设计的基本理论解决实际问题。
5.能够独立完成反应器设计的相关计算和分析。
6.能够阅读和理解反应器设计的英文文献。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和科学精神。
2.增强学生对化学工程学科的兴趣和热情。
3.培养学生关注社会发展和环境保护的责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.反应器类型的介绍和分析。
包括釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。
2.反应器设计的基本参数和计算方法。
如反应器的体积、压力、温度、流量等。
3.反应器操作条件对反应结果的影响。
如温度、压力、搅拌速度等。
4.反应器设计的实例分析。
通过具体案例，使学生掌握反应器设计的过程和方法。
三、教学方法本课程将采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解反应器设计的基本原理和概念，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：通过分组讨论，引导学生深入思考和理解反应器设计的实际问题。
3.案例分析法：通过分析具体案例，使学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：通过实验操作，使学生了解反应器的工作原理和操作方法。
四、教学资源本课程将采用教材《化学反应器设计》为主要教学资源。
同时，还将利用参考书、多媒体资料、实验设备等辅助教学资源。
这些资源将有助于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等方式，评估学生的参与度和积极性。
2.作业：布置相关的反应器设计练习题，评估学生对知识的理解和运用能力。
3.考试：定期进行反应器设计相关的考试，评估学生的知识掌握和应用能力。
任务5连续管式反应器设计
y A0
nA0 nt 0
为A组分占反应开始时总物
质的摩尔分数
恒温变容管式反应器计算公式
化学反应
速率方程
计算式
A
P（零级） -rA=k
VR xA
FA0
kA
A
P（一级） -rA=kCA
VR (1 A yA0 ) ln(1 xA ) A yA0 xA
换句话说，若反应器体积相同，连续操作管式反应 器所达到的转化率比连续操作釜式反应器更高。
27
1.间歇操作釜式反应器和连续操作管式反应器比较
对间歇操作釜式反应 器，其反应时间为：
对连续操作管式反应 器，其反应时间为：
m
CA0
xAf 0
dxA rA
p
VRp V0
xAf
CA0
特征：同一截面上不同径向位置的流体特性（T，CA） 是一致的。所有物料在反应器中的停留时间相同, 即 无返混.操作时，反应器内的状态只随轴向位置变， 不随时间变
2
一、 基础设计方程式
连续操作管式反应器具有以下特点： 1.在正常情况下，它是连续定态操作，故在反应
器的各处截面上，过程参数不随时间而变化； 2.反应器内浓度、温度等参数随轴向位置变化，
复合反应
反应器 的大小
影响
过程的 经济性
影响
产物分布 （选择性、收率等）
单一反应
复合反应
26
（一）简单反应的反应器生产能力的比较
简单反应是指只有一个反应方向的过程。其优化目 标只需考虑反应速率，而反应速率直接影响反应 器生成能力。
即：对简单反应，单位时间、单位体积反应器所能 得到的产物量，为达到给定生产任务所需反应器 体积最小为最好。
第四章管式反应器
4.5.3 非绝热变温管式反应器
通过反应过程中与外界进行热交换 将反应温度 控制在一定范围
换热介质 种类: 烟道气/熔盐/蒸汽/水/冷冻盐水 等
选择依据: 反应温度
列管式管式反应器
若干 反应管并联操作 管间换热
列管直径确定
换热面积 径向温差 压力降
非绝热PFR的数学模型
vij rj
− 4U dt
(T −T C)
各反应热 代数和
Gw A0 MA
⋅ dX A dz
=
−ℜ A
1 μiA
Gw A0 MA
⋅ dYi dz
= ℜi
X A = f1(z) Yi = f2 (z) T = f3(z)
6
4.5.2 绝热管式反应器
GC )Tr
= ℜi,
i = 1,2,L, k
(4.1)
∑ ℜi = ν ij r j , i = 1,2,L, k
初值
Vr = 0, Fi = Fi0 , i = 1,2,L , k
模型的解析
反应变量的选择
(1) Fi 为反应变量
∑ dFi =
dVr
ν ij r j , i = 1,2,L, k
Vr = 0, Fi = Fi0 , i = 1,2,L, k
5
4.5 变温管式反应器
4.5.1 管式反应器的热量衡算
1. 物理模型 定态
活塞流假定
2. 数学模型 控制容积: dVr
PFR 热量衡算式
GC pt
dT dz
= (−ℜ A )(−ΔH r )Tr
−
4U dt
(T
−T C)
等温过程
管式反应器课程设计
化学化工学院化工专业课程设计设计题目：管式反应器设计化工系化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分）评委签名: 日期：目录绪论 .........................................................错误!未定义书签。
1设计内容与方法介绍..........................................错误!未定义书签。
反应器设计概述............................................错误!未定义书签。
设计内容..................................................错误!未定义书签。
生产方法介绍..............................................错误!未定义书签。
反应器类型特点............................................错误!未定义书签。
反应器选择及操作条件说明..................................错误!未定义书签。
2工艺计算....................................................错误!未定义书签。
主要物性数据..............................................错误!未定义书签。
计算，确定管长，主副反应收率.............................错误!未定义书签。
管数计算..................................................错误!未定义书签。
3压降计算公式................................................错误!未定义书签。
4催化剂用量计算..............................................错误!未定义书签。
管式反应器
管式反应器1. 管式反应器的设计1.1 概述在整个工艺流程中反应器是最重要的一个设备，它的设计是否成功代表着整个工艺的是否成功，所以反应器的设计至关重要。
整个工艺中有两个反应器，都是管式反应器，这是我们在众多的反应器类型中挑选的最符合我们要求的反应器，我们现在拿第一个管式反应器作为例子进行设计，另一个反应器的设计数据见附表。
1.2反应器的设计1.2.1工艺计算a.选择反应器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度200℃，出口温度160℃。
冷流体（循环水）进口温度30℃，出口温度50℃。
该反应器用循环水冷却热的流体，因此初步确定选用管式反应器。
我们选择反应物走管程，这样有利于反应。
对于换热管，我们选择不锈钢管，尺寸为Φ16mm×3mm，若其流速太低，将会加快油层增长速度，使反应器的热流量下降，故管内流速取1.3m/s。
b.物性数据的确定(1)壳程（水）的定性的温度为：T=(30+50)/2=40℃查得水在40℃时的有关物性数据如下密度 ρ0=994.4kg/m3定压比热容C p=4.134KJ/Kg导热系数 λ0＝0.601W/mºC粘度μ0=0.955mPa.s(2)管程（碳酸乙烯酯）的定性的温度为：T=(200+160)/2=180℃查得在70℃时的有关物性数据如下密度 ρi=1121.8kg/m3定压比热容C i=5.632KJ/Kg导热系数 λi＝0.14W/mºC粘度μi=1.8mPa.sc.计算总传热系数热流量Q0= m0C oΔt o=153103.127×5.632×(200-160) =34491072.45kg/h=9593.45kw平均传热温差∆t m′=(Δt1-Δt2 )/ln (Δt1/Δt2) =[(200-160) -(50-30 )]/ ln[(200-160 )/ (50-30 )] =28.85℃水用量 W i =Q 0/( C i ∆t i )=34491072.45/[4.134×(50-30)]=416257.2kg/s管程传热系数：Re =d i u i ρi μi ⁄=0.02×1.3×1121.80.0018=21658.14i =0.023 λi d i(d i u i ρi μi ⁄)0.8(c p u i / λi )0.4=9850.4壳程传热系数： 假设壳程的传热系数0=300/（m 2•°C ）污垢热阻si R =0.000344m 2•°C/W ，so R =0.000172m 2•°C/W管壁的导热系数=45 W/（m •°C ） K =1d o i di +bd 0d m 0+R SO +10+R si d o d i=10.0259850×0.02+0.0025×0.02545×0.0225+0.000172+1300+0.000344×0.0250.02=69.72 [w/(m.℃)] d.计算传热面积S′=Q ∆tk =9593.4528.85×69.72=17147.61m 2考虑15%的面积裕度，S=1.15×S ’=1.15×17147.61=114317.38（m2） e.工艺结构尺寸的计算 (1)管径和管内流速Φ16×3传热管（不锈钢），取管内流速i u =1.3m/s (2)管程速和传热管数 n s =V0.785×u×d i2=4162533600994.40.785×0.012×1.3=1139.40≈1140（根）L =S 3.14d 0n 0=2988.833.14×0.016×285=53m按单程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
管式反应器课程设计上课讲义
管式反应器课程设计化学化工学院化工专业课程设计设计题目：管式反应器设计化工系化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分）评委签名: 日期：目录化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分） (2)绪论 (1)1设计内容与方法介绍 (2)1.1反应器设计概述 (2)1.2设计内容 (3)1.3生产方法介绍 (4)邻二甲苯氧化法 (4) (4)1.4反应器类型特点 (5)1.5反应器选择及操作条件说明 (6)2工艺计算 (7)2.1主要物性数据 (7)2.2 MATLAB 计算，确定管长，主副反应收率 (7)2.3管数计算 (8)3压降计算公式 (9)= (9)4催化剂用量计算 (10)5换热面积计算 (10)传热系数U=508kJ/(m2.h.K)=141.11W/( m2.K) (10)对数平均温差 = (10)计算得=9.82K (10)由Aspen模拟可知，反应放出热量为Q=4039KW (10)根据公式 ,计算得到2915 m2 (10)=58165 m2 (10)6反应器外径计算 (11)根据公式 D = t()+2 b' (11)反应管按正三角形排列，故=265.3 (11)t=1.368=0.036m (11)b'=1.3 (11)计算得 D=9.608m圆整后取D=9.7m (11)7壁厚计算 (11)该反应器操作温度为 625K，取设计温度 625K，操作压力 1.25×105Pa,取设计压力为 1.25×105Pa,考虑到反应温度较高，且反应为放热反应，采用钢号为Q345R 的钢板，取焊接接头系数=0.85，则查化工设备设计手册可知该材料在设计温度625K时的许用应力=137MP；腐蚀裕量=2mm。
(11)计算厚度δ= =78.5mm (11)设计厚度=+ (11)已知钢板腐蚀裕量=2mm；负偏差=0.3mm，则： (11)名义厚度= +（圆整）=81mm (11)8筒体封头计算 (11)9管板厚度计算 (12)10设计结果汇总 (12)11设计小结 (13)绪论管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。
盘管反应器课程设计
盘管反应器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解盘管反应器的基本结构、工作原理及在化工生产中的应用；2. 掌握盘管反应器内流体的流动特性、热量传递及反应过程；3. 学会盘管反应器的设计参数和操作条件对反应效果的影响。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析和解决实际化工生产中盘管反应器相关问题；2. 培养学生运用计算机软件进行盘管反应器模拟和优化的能力；3. 提高学生的实验操作技能，能够独立完成盘管反应器的实验操作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化学工程学科的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力；3. 增强学生对化工生产中环保、安全等方面的责任感。
本课程针对高年级化学工程与工艺专业学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习，使学生能够掌握盘管反应器的基本知识和技能，培养解决实际问题的能力，同时注重培养学生的情感态度和价值观，使其成为具有创新精神和实践能力的化学工程人才。
二、教学内容1. 盘管反应器的基本概念与分类：介绍盘管反应器的基本结构、工作原理及分类，对应教材第3章第1节；2. 盘管反应器内的流体流动与传热：分析盘管反应器内流体的流动特性、热量传递过程，对应教材第3章第2节；3. 盘管反应器的设计与优化：讲解盘管反应器设计参数的选取、操作条件对反应效果的影响，以及计算机模拟与优化方法，对应教材第3章第3节；4. 盘管反应器的实验操作：介绍实验操作步骤、注意事项，以及实验数据的处理与分析，对应教材第3章第4节；5. 盘管反应器在化工生产中的应用：分析实际生产案例，了解盘管反应器在化工生产中的应用及优化，对应教材第3章第5节。
教学内容安排与进度：共计10课时，第1-2课时学习盘管反应器的基本概念与分类；第3-4课时学习盘管反应器内的流体流动与传热；第5-6课时学习盘管反应器的设计与优化；第7-8课时进行盘管反应器的实验操作；第9-10课时分析盘管反应器在化工生产中的应用。
第三章 管式反应器
第一节 管式反应器的设计模型
3.1.1 管式反应器的基本特征 1．流动模型（平推流模型） 指任一瞬间进入反应器的物料都在垂直于流向的一个平面内，沿着流向 平行地向前推移，犹如汽缸中的活塞运动一样。该流型的基本特征。 （1）在反应器内流动的物料不发生任何返混（返混、不是一般意义上的 混合，指在反应器中具有不同停留时间的物料间的混合，是连续流动反应 器特有的一种传递现象，在间歇反应器中不存在返混，返混，改变反应器 内浓度分布，反应物浓度下降，产物浓度升高，影响反应器生产能力及产 物的选择性）。 （2）反应器内参数只沿轴向变化。稳定态下，物料参数沿着流体向有相 同的变化序列。 （3）稳态下，器内物料的停留时间相等，且等于平均停留时间。
∫
VR 0
X dVR dxA =∫ 0 (−r ) FA0 A
A
VR = FA 0
∫
xA 0
dx A ( − rA )
根据：在连续反应器的性能方程中，常应用到空时 这一参数 这一参数， 根据：在连续反应器的性能方程中，常应用到空时τ这一参数，规定
τ=
V V0
其定义为在 规定条件下，进入反应器的物料通过反应器所需的时间。式中： 规定条件下，进入反应器的物料通过反应器所需的时间。式中：
式中 k
k
为正逆反应的反应速率常数，αi，βi
则为正逆
反应对反应组分i的反应级数。 反应对反应组分 的反应级数。 的反应级数
2．轴向扩散模型 ． 该模型的基本假定为: 该模型的基本假定为 流体以恒定的流速u通过系统 通过系统； ① 流体以恒定的流速 通过系统； 在垂直于流体运动方向的横截面上径向浓度分布均一， ② 在垂直于流体运动方向的横截面上径向浓度分布均一，即径向混合达 到最大； 到最大； 由于湍流混合，分子扩散以及流速分布等传递机理而产生扩散， ③ 由于湍流混合，分子扩散以及流速分布等传递机理而产生扩散，仅 发 生在流动方向（即轴向），并以轴向扩散系数Da表示这些因素的综合作用。 生在流动方向（即轴向），并以轴向扩散系数 表示这些因素的综合作用。 ），并以轴向扩散系数 表示这些因素的综合作用 （1）物料衡算式 ）
反应器的课程设计
反应器的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解反应器的基本概念、类型和原理，掌握反应器的设计和操作方法，培养学生对化学反应工程的认识和兴趣。
1.掌握反应器的定义、分类和基本原理。
2.了解不同类型反应器的结构和特点。
3.掌握反应器的操作条件和优化方法。
4.能够根据反应类型和需求选择合适的反应器。
5.能够分析反应器的设计和操作问题，提出解决方案。
6.能够运用反应器原理进行化学反应工程的分析和设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生对化学反应工程学科的兴趣和热情。
2.培养学生对科学研究的严谨态度和团队合作精神。
3.培养学生对环境保护和可持续发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括反应器的基本概念、类型和原理，反应器的设计和操作方法。
1.反应器的基本概念：反应器的定义、作用和分类。
2.反应器的类型：釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。
3.反应器的基本原理：质量守恒、能量守恒、速率定律等。
4.反应器的设计：反应器尺寸、操作条件、催化剂选择等。
5.反应器的操作方法：温度控制、压力控制、液位控制等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握反应器的基本概念和原理。
2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解和分析反应器的设计和操作问题。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会运用反应器原理解决实际问题。
4.实验法：通过实验操作，让学生直观地了解反应器的运行原理和操作方法。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的反应器教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：配置齐全的实验设备，让学生能够亲自动手操作，提高实践能力。
管道反应器课程设计
管道反应器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解管道反应器的基本概念、分类和结构特点；2. 掌握管道反应器内流体流动与传质的基本原理；3. 掌握管道反应器的设计方法及工艺参数的优化；4. 了解管道反应器在化工生产中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析和解决管道反应器在实际工程中的问题；2. 能够运用流体流动与传质原理，进行管道反应器的设计与优化；3. 能够运用文献检索、资料查阅等方法，获取与管道反应器相关的信息。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，提高学生的专业认同感；2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队中的沟通与协作能力；3. 增强学生的环保意识，认识到化学反应器在绿色化工生产中的重要作用。
本课程针对高中化学学科，结合学生年级特点，以实用性为导向，注重理论联系实际。
通过本课程的学习，使学生能够掌握管道反应器的基本知识，具备一定的设计与优化能力，并培养学生的环保意识和团队合作精神，为后续相关专业课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 管道反应器基本概念：反应器分类、结构特点及其在化工生产中的应用；教材章节：第二章第一节2. 管道反应器内流体流动与传质：流体流动基本方程、传质方程及其在反应器设计中的应用；教材章节：第二章第二节3. 管道反应器设计方法：反应器设计原理、工艺参数优化方法及案例分析；教材章节：第二章第三节4. 管道反应器在化工生产中的应用：典型工艺流程、反应器选型及操作条件优化；教材章节：第二章第四节5. 管道反应器发展趋势：绿色化工生产中的反应器技术、新型反应器研发动态；教材章节：第二章第五节本教学内容根据课程目标，以系统性、科学性为原则，结合教材章节进行组织。
教学大纲明确，内容包括基本概念、流体流动与传质、设计方法、应用及发展趋势，旨在帮助学生全面掌握管道反应器相关知识，为实际工程应用奠定基础。
教学进度安排合理，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
管式换热器课程设计范本
管式换热器课程设计范本管式换热器课程设计12020年4⽉19⽇2 2020年4⽉19⽇⼀．设计任务和设计条件某⽣产过程的流程如图所⽰，反应器的混合⽓体经与进料物流患热后，⽤循环冷却⽔将其从110℃进⼀步冷却⾄60℃之后，进⼊吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和⽓体的流量为227301㎏/h，压⼒为6.9MPa ,循环冷却⽔的压⼒为0.4MPa ，循环⽔的⼊⼝温度为29℃，出⼝温度为39℃，试设计⼀台列管式换热器，完成该⽣产任务。
物性特征：混和⽓体在35℃下的有关物性数据如下（来⾃⽣产中的实测值）：32020年4⽉19⽇42020年4⽉19⽇密度 31/2.776m kg =ρ定压⽐热容 1p c =2.083kj/kg ℃热导率 1λ=105.9w/m粘度 Pas 259.01=µ循环⽔在34℃下的物性数据：密度1ρ=994.3㎏/m 3定压⽐热容 1p c =4.174kj/kg ℃热导率1λ=0.624w/m ℃粘度 Pas 3110742.0-?=µ⼆．确定设计⽅案1．选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进⼝温度144℃出⼝温度100℃；冷流体进⼝温度30℃，出⼝温度为38℃，该换热器⽤循环冷却⽔冷却，冬季操作时，其进⼝温度会降低，考虑到这⼀因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较⼤，因此初步确定选⽤浮头式换热器。
2．管程安排从两物流的操作压⼒看，应使混合⽓体⾛管程，循环冷却⽔⾛壳程。
但由于循环冷却⽔较易结垢，若其流速太低，52020年4⽉19⽇将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，因此从总体考虑，应使循环⽔⾛管程，混和⽓体⾛壳程。
三．确定物性数据定性温度：对于⼀般⽓体和⽔等低黏度流体，其定性温度可取流体进出⼝温度的平均值。
故壳程混和⽓体的定性温度为62020年4⽉19⽇T=260110+ =85℃管程流体的定性温度为t=3422939=+℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
任务5连续管式反应器设计
任务5 连续操作管式反应器设计 任务6 反应器的设计与操作优化
任务5 管式反应器的计算
生产中细长型的连续操作管式流动反应器可近似地看 成理想置换反应器，简称PFR。即理想连续操作管式 反应器。
管式反应器内流体的流动属于平推流。即各点物料 浓度、温度和反应速度沿流动方向而发生改变。而在 与流动方向相垂直的方向上混合均匀
特征：同一截面上不同径向位置的流体特性（T，CA） 是一致的。所有物料在反应器中的停留时间相同, 即 无返混.操作时，反应器内的状态只随轴向位置变， 不随时间变
2
一、 基础设计方程式
连续操作管式反应器具有以下特点： 1.在正常情况下，它是连续定态操作，故在反应
器的各处截面上，过程参数不随时间而变化； 2.反应器内浓度、温度等参数随轴向位置变化，
c A0V0
dx xAf
A
xA0 (rA )
得 式中
VR V0
cA0
dx xAf
A
xA0 (rA )
（5-4）
——物料在连续操作管式反应器中的停留时间，h；
V0 ——物料进口处体积流量， m3 / h
应当注意，由于反应过程物料的密度可能发生变 化，体积流量也将随之变化，则只有在恒容过程，称
基 一般情况下：由于衡算范围是单位体积
本
T " T dT
方
Ft/ M Cp Ft MCp
程
物衡:
(rA ，)dVR FA0dxA
（2-79）可简化为
Ft MCpdT FA0dxA(HA)Tb
19
四、绝热连续管式反应器的计算
为了便于计算，可将绝热方程简化为：反应在进口 温度T0下恒温进行，使转化率从xA0变为xAf。则化 学反应热应取温度在T0时的数值△HT
管式反应器反应工程上课简版
4.2 等温管式反应器旳设计
例4.5 在压力0.12MPa, 898K等温下进行乙苯旳催化脱氢反 应，乙苯与水蒸气摩尔比=1:20，速率方程为：
rA
kPA PS
Kp
PR
kmol
/
kg
s
计算乙苯进料量为1.7×10-3 kmol/s ,最终转化率为60%旳 催化剂用量。
4.3 管式与釜式反应器反应体积旳比较
4.4 循环反应器
Vr
(1 )Q0cA0
X Af
X Af 1
dX A (A )
0, XA0 0
, X A0 X Af
当ψ≥25时，即可以为反应器到达了
全混状态。
4.5 变温管式反应器
活塞流反应器旳热量衡算
活塞流反应器旳热量衡算示意图 控制体：反应体积为dVr旳微元段，微元段长度为dZ，
转化率旳变化为dxA、温度变化为dT。
管式反应器旳热量衡算
------管式反应器轴向温度分布方程
Gc pt
dT dZ
GwA0 (H r )Tr MA
dX A dZ
U 4
dt
(TC
T)
------管式反应器中反应温度与转化率旳关系
绝热管式反应器
dT
wA0 (H r )Tr M Ac pt
dX A
2. 返混：不同停留时间旳流体粒子之间旳混合。
3. 流动模型：反应器中流体流动与返混情况旳 描述。
4.1 活塞流假定
主要旳概念
全混流模型： 基本假定
Q0
Q
ci 0
ci
径向混合和轴向返混都到达最大
Vr
符合此假设旳反应器，物料旳停
留时间参差不齐。 ❖ 特点
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学化工学院
化工专业课程设计设计题目: 管式反应器设计
化工系
化工专业课程设计——设计文档质量评分表( 100分)
评委签名: 日期:
目录
绪论 (1)
1设计内容与方法介绍 (2)
1.1反应器设计概述 (2)
1.2设计内容 (3)
1.3生产方法介绍 (4)
1.4反应器类型特点 (6)
1.5反应器选择及操作条件说明 (7)
2工艺计算 (8)
2.1主要物性数据 (8)
2.2MATLAB 计算，确定管长，主副反应收率 (8)
2.3管数计算 (10)
3压降计算公式 (10)
4催化剂用量计算 (11)
5换热面积计算 (11)
6反应器外径计算 (12)
7壁厚计算 (13)
8筒体封头计算 (13)
9管板厚度计算 (14)
10设计结果汇总 (14)
11设计小结 (15)
绪论
管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。
这种反应器能够很长, 如丙烯二聚的反应器管长以公里计。
反应器的结构能够是单管, 也能够是多管并联, 能够是空管, 如管式裂解炉, 也能够是在管内填充颗粒状催化剂的填充管, 以进行多相催化反应, 如列管式固定床反应器。
一般, 反应物流处于湍流状态时, 空管的长径比大于50, 填充段长与粒径之比大于100(气体)或200( 液体) , 物料的流动可近似地视为平推流。
管式反应器返混小, 因而容积效率( 单位容积生产能力) 高, 对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。
另外, 管式反应器可实现分段温度控制。
管式反应器在近40年里, 由于其体积小, 效率高的特点, 在化工中的应用与发展十分迅速。
因此, 对管式反应器的研究具有深远的意义。
中国自20世纪80年代引进这一先进技术后, 由上海化工研究院、南华集团设计院和郑州工业大学在”七五”期间承担了管式反应器的国家攻关项目, 四川大学在”八五”、”九五”、”十五”期间也承担了管式反应器的国家攻关项目和有关基础研究工作。
一些研究、设计院和高校大力协同, 积极开展基础研究工作和承担工程项目, 至今取得了很大的成绩, 填补了这一领域的空白。
随着现代高科技的发展, 中国研制的新型管式反应器也必将赶上世界先进水平, 在化工界占有一席之地。
20世纪60年代美国TV A公司将管式反应器用于磷酸铵的气液固三项系统, 省掉了传统的预中和工艺; 70年代以来, 许多国家在磷复合肥工业中相继开发了各种管式反应器以及相应的新流程, 如德国UHDE公司、西班牙CROS公司。
当前世界上生产磷酸铵最简捷、能耗最低的流程是西班牙Aspindesa公司开发的生产粉状MAP的管式反应器喷雾流程。
如今的管式反应器的开发已扩展到磷酸铵以外的许多化肥生产领域, 如硫基复合肥的中和段采用了短管型管式反应器, 而且在扩大段形成了一个内循环反应过程以延长停留时间。
然而, 随着科技的不断发展, 新型的管式反应器将被不断地被研究出, 为化工行业带来方便。
1设计内容与方法介绍
1.1反应器设计概述
化学反应器是将反应物经过化学反应转化为产物的装置, 是化工生产及相关工业生产的关键设备。
由于化学反应种类繁多, 机理各异, 因此, 为了适应不同反应的需要, 化学反应器的类型和结构
也必然差异很大。
反应器的性能优良与否, 不但直接影响化学反应本身, 而且影响原料的预处理和产物的分离, 因而, 反应器设计过程中需要考虑的工艺和工程因素应该是多方面的。
●反应器的设计主要包括:
1)反应器选型;
2)确定合适的工艺条件;
3)确定实现这些工艺条件所需的技术措施;
4)确定反应器的结构尺寸;
5)确定必要的控制手段。
●在反应器设计时, 除了一般说的要符合”合理、先进、安全、
经济”的原则, 在落实到具体问题时, 要考虑到下列的设计要点:
1)保证物料转化率和反应时间;
2)满足物料和反应的热传递要求;
3)设计适当的搅拌器和类似作用的机构;
4)注意材质选用和机械加工要求。
1.2设计内容
在列管反应器中进行邻二甲苯( A) 氧化制邻苯二甲酸酐( B) , 反应为连串—平行反应。