化工基础 第八章 典型反应器
煤化工工艺学课件 第八章 煤的间接液化
(2n+1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1CHO +2nCO2
➢ 生成碳的反应
T 反应有利于短 链烃生成
2CO→C +CO2 CO+H2→C +H2O
P 反应移向长 链烃，压力过 高，有利于含
氧化合物
不同的反应条件及不同的催化剂条件下，合成反应能得到不同组成的 反应产物。产物中不同碳数的正构烷烃的生成几率随链的长度增加而 减小，正构烯烃则相反，产物中异构烃类很少。
双活性中间体机理
铁基催化剂表面存在两种活性物种，活化的碳原子与可氢化的氧原子（实际 还有活化氢原子）。在表面碳上进行烃化反应，而链增长同样是通过CO插入实现。 该机理同时考虑了碳化物机理和含氧中间体机理，比CO插入机理解释更多的实验 现象。
综合机理
F-T合成产物的分布较宽，生成许多不同链长和含有不同官能团的产物。不 同官能团的生成意昧着反应过程中存在着不同的反应途径和中间体；另外由于 催化剂和操作条件的改变引起产物分布的变化，表明存在着不同的反应途径。
8.3.1 合成过程及反应
煤气化 煤气净化、水煤气变换
合成 反应 产品分离 产品精制
焦油 、酚、氨
硫磺、 CO2
反应热
CH4、 H2 C2、C3、C4烷烃、烯 烃 汽油、正烯烃 柴油 石蜡基重油 固体蜡 含氧化合物
8.3.1 合成过程及反应
烃类生成反应 水气变换反应 烷烃生成反应
烯烃生成反应
• 中科合成油负责油品合成和油品加工装置两大核心装置的工艺包编制、总体 设计、基础设计和详细设计工作，采用中科合成油技术有限公司自主研发的 高温浆态床费托合成和油品加工技术。
宁煤400万吨/年间接液化 厂
化工流程模拟实训AspenPlus教程第8章反应器单元模拟
8.3 化学计量反应器RStoic
1、模型设定(Specifications)
包括操作条件和有效相态。
8.3 化学计量反应器RStoic
2、化学反应(Reactions)
需要规定在反应器中发生的所有反应。
8.3 化学计量反应器RStoic
定义每个反应时，必须规定化学计量系数，并分别指定每 一个反应的转化率或产品流率。
在气-固相催化反应中，由于实验反应器与工业反应器 中催化剂的填充方式不同，一般按单位质量催化剂来计 算反应速率便于换算到工业反应器中的反应速率。
8.1 反应器基础知识——基本概念
其它定义
液空速：反应混合物以液体进入反应器，常以25℃下液体 示空速。 湿空速：如果气体混合物有水蒸气。 干空速：不计水蒸气时的空速。 空间速度：是单位反应体积所能处理的反应混合物的体积
流反应器
模拟间歇式或半间 带反应速率控制的单相、两相或三相间歇
歇式反应器
和半间歇的反应器
8.3 化学计量反应器RStoic
按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，有 平行反应和串联反应两种方式。
用于模拟化学平衡数据和动力学数据未知或不重 要的反应器，还可以计算产品的选择性和反应热。
8.3 化学计量反应器RStoic
生成，选择性会大于1； 如果所选择的组分在其它反应中消耗，选择性
可能会小于0。
8.3 化学计量反应器RStoic
5、粒度分布和组分属性
当反应生成固体或固体改变时，可以分别在 Attr.页面和PSD页面规定组分属性和粒子的尺 寸分布。
8.3 化学计量反应器RStoic
例8.1 用化学计量反应器RStoic模拟1-丁烯的异构化 反应，涉及到的反应及转化率如下表所示。进料温度 为16℃，压力为196kPa，进料中正丁烷（NBUTANE）、1-丁烯（1-BUTENE）、顺-2-丁烯 （CIS-2BUT）、反-2-丁烯（TR-2BUT）、异丁烯 （ISOBUT）的流率分别为35000kg/hr、 10000kg/hr、4500kg/hr、6800kg/hr、1450kg/hr， 反应器的温度为400℃，压力为196kPa。物性方法选 用RK-SOAVE。
化学反应工程(第三版)陈甘棠主编第八章气液两相反应器PPT课件
（8-14）
定常态操作时，单位界面上反应量等于扩散通量，即
NA(rA )d SA n dtD LA ddA czz0
将A的浓度分布对z求导后代入上式得
式中，
N A( rA )D L LA cA 1 i b D L L D c B c B A AL i kLc A Ai
k LA
DLA L
，称为液膜传质系数。
（8-16）
1 DLBcBL bDLAcAi
，称为瞬间反应的增强系数。物理意义是气
液反应条件下组分A的消失速率与最大物理吸收速率 kLAcAi 之比。 13
式（8-15）中cAi是界面浓度，难以测定，工程设计中通常将 其换算为容易测量的pA来表示的反应速率。因为，
N AkG(A p Ap A)i( rA )kLc A A 1 ib D L L D c c B B A A L i
第八章 气液两相反应器
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
8.1 概述
气-液相反应是一类重要的非均相反应。主要分为二种类型： （1）化学吸收： 原料气净化、产品提纯、废气处理等。 （2）制取化工产品
a.
b.
c.
（淤浆床）
A ( g b) l) B P(( r A ) k A c B c
定常态条件下，在单位面积的液膜中取一厚度为dz的微元层，对组分
A作物料衡算：
D Ld A dAc z( rA )d z D Ld A d c zAd dAc d z z
整理得
DLAdd2cz2A kcAcB 0
化工基础 第八章 典型反应器
（10）滴流床反应器
实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、混和、
传质、传热等特征。
3 根据温度条件和传热方式分类 （1）根据温度条件分：等温、非等温式反应器。 （2）根据传热方式分：
绝热式：不与外界进行热交换； 外热式：由热载体供给或移走热量，
又有间壁传热式、直接传热式、外循环传热式之分。 蒸发传热式：靠挥发性反应物、产物、溶剂的蒸发移除热量。
直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强
的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
C、推进式搅拌器
推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环 为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，反应釜内设 有导流筒。
第八章 典型反应器
§8.1 概述
任何化学品的生产，都离不开三个阶段：原料预处理、化学反应、产品精制。 化学反应过程是化工生产过程的核心。 物理过程的原理和操作设备——《流体流动与传热》和《传质与分离技术》。 化学反应过程的原理和反应设备——《化学反应过程与设备》，属于化学反 应工程的范畴。 1 研究目的 研究目的：使化学工业生产中的反应过程最优化。 （1）设计最优化：由给定的生产任务，确定反应器的型式和适宜的尺寸及 其相应的操作条件。 （2）操作最优化：在反应器投产运行之后，还必须根据各种因素和条件的 变化作相应的修正，以使它仍能处于最优的条件下操作。 2 研究内容 从实验室开发到工业生产存在放大效应。 在工业反应器中实际进行的过程不但包括有化学反应，还伴随有各种物理过 程，如热量的传递、物质的流动、混和和传递等，所有这些传递过程使得反应器 内产生温度分布和浓度分布，从而影响反应的最终结果。 化学动力学特性的研究 ：在实验室的小反应器内进行，完全排除传递过程 的影响。 流动、传递过程对反应的影响 处理整个反应工程的问题需要具备三个方面的知识（三传一反）： a. 化学反应的规律（反应动力学）； b. 传递过程的规律（质量、热量和动量的传递）； c. 上述两者的结合。 3 研究作用 （1）反应器的合理选型
反应器基本理论课件
• 反应器概述 • 反应器的基础理论 • 反应器的类型与选择 • 反应器的操作与优化
反器概述
01
反应器的定义和分类
分类
连续反应器（Continuous Reactor）：反应物以稳定流速连 续加入，产物也连续流出。
定义：反应器是一种用于进行化 学反应的设备或系统，通过控制 反应条件来促进化学反应的进行， 并获取所需的产物。
批式反应器（Batch Reactor）： 反应物一次性加入，反应完成后 产物一次性取出。
半连续反应器（Semi-Batch Reactor）：反应物一部分连续加 入，一部分批次加入。
反应器在化工流程中的地位
01
02
03
核心设备
反应器是化工流程中的核 心设备之一，直接影响产 品质量和生产效率。
反应条件控制
评估指标
评估反应器性能的主要指标包括反应器的转化率、选择性、产率等。此外，还需关注反应器的能耗、设备寿命、 操作稳定性等方面的指标。在实际应用中，需根据具体反应体系和需求，综合权衡各方面因素，选择最适合的反 应器类型和设计参数。
04
反器的操作
化
反应器的稳态操作
稳态操作定义
指的是反应器在连续、稳 定的状态下进行操作，各 参数不随时间变化。
适用场景
非均相反应器适用于涉及固-液、固气等反应体系的反应过程，如催化裂 化、气体吸附等。
反应器的选择与评估
选择因素
在选择反应器时，需要考虑反应物的性质、反应条件、产物要求等因素。例如，对于快速反应，宜选择均相反应 器；对于慢反应，宜选择非均相反应器。同时，还需考虑反应器的传热、传质性能，设备的投资与运行成本等因 素。
非理想流动模型
分析实际反应器中可能出现的非理想流动现象，如返混、死区等， 以及这些现象对反应器性能的影响。
化工反应器分类、特征、应用及放大方法
9、滴流床
气-液固（催化剂）相 9-2催化剂易分离， 带出少，气-液分布要求均匀， 温度调节较难 9-3焦油加氢精制和加氢裂解，
丁炔二醇加氢等
10、移动床
气-固（催化或非催化）相 10-2固体返混小，粒子传送容 易，固-气比可变形大，床内温 差大，调节困难 10-3石油催化裂化，矿物冶炼 等
数学模型的针对性
每一种数学模型都有一定的限制范围 。
例：管式反应器内物料的返混可以用扩散
模型描述，但扩散模型不能描述物料在管 式反应器的层流或湍流状态。
二、研究方法 以化学反应过程开发为例，按以下步骤 进行：
测定反应热力学和动力学的特征规律及其参数。
实验室研究化学反应特征
冷模试验研究传递过程特征
工业反应器
本科三班 一组侯腾
一、 反应器的分类
均相反应器 （1）按反应物料的相态分类 非均相反应器 釜式反应器 管式反应器 （2）按反应器的结构型式分类： 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器 间歇操作反应器 （3）按操作方式分类 连续操作反应器
半连续(半间歇) 反应器
等温反应过程
(4)按反应温度的变化Fra bibliotek二、特征
只综合考虑输入变量和输出结果的关系， 不能深入研究过程的内在规律；
试验步骤由人为决定，并非科学合理的研
究程序； 放大是根据试验结果外推，不一定可靠。
第二种 数学模拟法
定义：在认识过程特征的基础上，运用理论分析 找到描述过程规律的数学模型，并验证模型与实 际过程等效，以此用来进行放大设计计算。
试验结果和理论分析相结合产生技术概
念； 检验技术概念，完善技术方案；
化工基础知识点(带答案)
化学工程基础—李德华编著（第三版）知识点汇总第一章 化学工业与化学工程掌握：1. 化工基础的主要研究内容是（三传一反）。
可以为一个空或四个空。
2. 化工生产过程可认为是由（化学反应过程）和（单元操作）所组成。
第7页。
3. 化工数据：我国法定计量单位是以（国际单位制）为基础的。
所有物理量都可以由（7）个基本单位导出。
会简单的换算。
了解：1. 化学与化工的区别和联系； 联系：化工以化学学科研究的成果为基础，化学通过化工来实现其研究价值。
区别：规模：“三传”（传动、传热、传质）对反应的影响；实现原料预处理和产物的后处理涉及了“单元操作”；经济性；安全性；环保；等等工程问题。
2. 化工过程开发的主要研究方法有哪些？ 逐级经验放大法；数学模型放大法第二章 流体流动过程第一节 概述 知识点： 1. 流体是什么？流体是气体与液体的总称。
2. 流体具有哪些性质？ 具有压缩性；无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动第二节 流体静力学基本方程式 知识点： 1. 概念：密度，比体积，重点是压力垂直作用在单位面积上的力称为压强，习惯上称之为压力，用符号p 表示。
2. 压力中需掌握单位换算，以及绝对压力、真空度、表压、当地大气压之间的关系。
atm 1（标准大气压）O mH mmHg Pa 2533.1076010013.1==⨯=3.流体静力学方程式及适用条件，19页2-9。
（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；4.静力学方程在U形管上的压力测量。
重点是会选取等压面，等压面选取的条件是（静止的，连通的，同一种流体的同一水平面）。
第三节流体流动的基本方程式1.体积流量，质量流量，体积平均流速及它们之前的关系，并会简单的单位换算。
掌握公式22页的2-15,2-16。
2.定态流动时的连续性方程，即为质量流量为常数。
23页的2-20。
3.背过实际流体的伯努利方程，并理解每一项的物理意义。
化工基础知识点(带答案)
化学工程基础—李德华编著（第三版）知识点汇总第一章 化学工业与化学工程掌握：1. 化工基础的主要研究内容是（三传一反）。
可以为一个空或四个空。
2. 化工生产过程可认为是由（化学反应过程）和（单元操作）所组成。
第7页。
3. 化工数据：我国法定计量单位是以（国际单位制）为基础的。
所有物理量都可以由（7）个基本单位导出。
会简单的换算。
了解：1. 化学与化工的区别和联系； 联系：化工以化学学科研究的成果为基础，化学通过化工来实现其研究价值。
区别：规模：“三传”（传动、传热、传质）对反应的影响；实现原料预处理和产物的后处理涉及了“单元操作”；经济性；安全性；环保；等等工程问题。
2. 化工过程开发的主要研究方法有哪些？ 逐级经验放大法；数学模型放大法第二章 流体流动过程第一节 概述 知识点： 1. 流体是什么？流体是气体与液体的总称。
2. 流体具有哪些性质？ 具有压缩性；无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动第二节 流体静力学基本方程式 知识点： 1. 概念：密度，比体积，重点是压力垂直作用在单位面积上的力称为压强，习惯上称之为压力，用符号p 表示。
2. 压力中需掌握单位换算，以及绝对压力、真空度、表压、当地大气压之间的关系。
atm 1（标准大气压）O mH mmHg Pa 2533.1076010013.1==⨯=3.流体静力学方程式及适用条件，19页2-9。
（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；4.静力学方程在U形管上的压力测量。
重点是会选取等压面，等压面选取的条件是（静止的，连通的，同一种流体的同一水平面）。
第三节流体流动的基本方程式1.体积流量，质量流量，体积平均流速及它们之前的关系，并会简单的单位换算。
掌握公式22页的2-15,2-16。
2.定态流动时的连续性方程，即为质量流量为常数。
23页的2-20。
3.背过实际流体的伯努利方程，并理解每一项的物理意义。
典型反应器
二、反应器容积的计算
qn,A0 cA0
qV xA0 0
xA
qn,A xA
qn,A dqn,A xA dxA
dxA
c A, f x Af q qn,Af V
l
在等温定态条件下，对反应物A进行物料衡算:
单位时间内A的输入量=单位时间内A的输出量+单位时间内反应掉A的量
qn,A qn,A dqn,A (rA )dVR
Байду номын сангаас
面积= / cA0=VR/qn，A0
1/ (-rA)
1/ (-rA)
面积= =VR/qV，0
0
xA
0 cA
cA0
理想管式反应器中简单级数的反应的表达式
反应级数 反应速率式
零级 (rA ) k 一级 (rA ) kcA
二级 (rA ) kcA2
反应物浓度式 转化率式
k cA0 cA k cA0 xA
与间歇釜式反应器和平推流反应器比较，为完成同样的反应任 务(即流量相等，反应物的转化率相等)全混流反应器所需的空 间时间远大于间歇釜式反应器和平推流反应器所对应的时间。
全混流反应器中简单级数的反应的表达式
反应级数 反应速率式 反应物浓度式 转化率式
零级 一级 二级
(rA ) k
(rA ) kcA
cA,i1 cA,i (rA,i )
c A1
cA0
1 k 1 1
cA2
cA1
1k 2 2
cA0
(1k11)(1k 2 2 )
cAN
cA0
(1 kN N )N
若为等温定容反应过程，且反应器的各釜容积相等，则：
i
VR,i qV 0
27种反应器的结构及原理（图文并茂），你想了解的都在这里了
27种反应器的结构及原理（图文并茂），你想了解的都在这里了化学反应器是化工生产的核心设备，其技术的先进程度对化工生产有着重要的影响，直接影响装置的投资规模和生产成本。
也是化工生产过程的心脏，从原料经过反应器到我们想要的产品。
反应器的类型反应器的类型很多，如果按反应器的工作原理来分,可以概括为以下几种类型：一、管式反应器在化工生产中，连续操作的长径比较大的管式反应器可以近似看成是理想置换流动反应器（平推流反应器，Plug flow reactor，简称PFR）。
它既适用于液相反应，又适用于气相反应。
由于PFR能承受较高的压力，用于加压反应尤为合适。
具有容积小、比表面大、返混少、反应参数连续变化、易于控制的优点，但对于慢速反应，则有需要管子长，压降大的不足。
管式反应器类型1水平管式反应器由无缝钢管与U形管连接而成。
这种结构易于加工制造和检修。
高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰，可承受1600-10000kPa 压力。
如用透镜面钢法兰，承受压力可达10000-20000kPa。
2立管式反应器立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。
3盘管式反应器将管式反应器做成盘管的形式，设备紧凑，节省空间。
但检修和清刷管道比较困难。
4U形管式反应器U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。
U形管的直径大，物料停留时间增长，可应用于反应速率较慢的反应。
5多管并联管式反应器多管并联结构的管式反应器一般用于气固相反应，例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反应器中合成氨。
6活塞流反应器性能特点：① 反应器的长径比较大。
②假设不同时刻进入反应器的物料之间不发生逆向混合（返混）。
③反应物沿管长方向流动，反应时间是管长的函数，其浓度随流动方向从一个截面到另一个截面而变化。
二、釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器，它是各类反应器中结构较为简单且应用较广的一种反应器。
《典型反应器》课件
本课件将介绍典型反应器的定义、分类以及不同类型的特点和示例。通过比 较不同反应器的优缺点，展示其应用和未来发展。
反应器简介
反应器是一种用于进行化学反应的设备或容器。通过对反应器进行分类，我们可以更好地了解其特点和 应用。
反应器定义
反应器是用来控制和促进化学反应的容器或 装置。
比较不同反应器的优缺
通过对不同反应器的可靠性、使用成本和生产效率进行比较，了解各种反应器的优点和不足。
可靠性比较
根据不同反应器的特点和运 行条件进行评估。
使用成本比较
考虑反应器的设备成本、能 耗和维护成本。
生产效率比较
比较反应器的产量、反应速 度和产物纯度。
总结
通过本课件对典型反应器的认识和了解，我们可以更好地选择和设计适合特定反应的反应器，实现更高 效的化学反应。
1 对反应器的认识和
了解
2 实际应用意义
选择合适的反应器可以
3 展望未来发展
随着科技和工艺的进步，
了解不同反应器的定义、
提高反应效率、降低成
反应器的设计和性能将
分类、特点和示例。
本和保证产物质量。
进一步完善，满足更复
杂的反应需求。
改变反应条件的反应器
改变反应条件的反应器是一种可以调节温度、压力、反应物浓度等条件来实现不同反应效果的装置。
概述
改变反应条件的反应器可 以通过调节参数来控制反 应速度和产物产率。
特点
改变反应条件的反应器具 有灵活性高、适应性强和 反应效果可控等特点。
示例：升压式反应器
升压式反应器是一种常见 的改变反应条件的反应器， 通过提高压力来促进反应。
反应器分类
反应器可以根据不同的特点和应用进行分类， 包括批量反应器、连续反应器、循环反应器 和改变反应条件的反应器。
收藏：化工反应器的基本知识
收藏：化工反应器的基本知识F-T合成反应器F-T合成反应器呼跃军摄化工装置反应设备是发生化学反应或生物质变化等过程的场所，是流程性材料产品生产中的核心设备。
广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。
在化工生产中，化学反应的种类很多，操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反应器的种类也是多种多样。
本期内蒙古化工小编就与大家分享一篇文章，了解反应器的基本知识。
一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。
最常见的是按结构型式分类，可分为机械搅拌式反应器，釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器，移动床反应器，电极式反应器和微反应器。
内蒙古化工小编接下来就就带你认识了解各类反应器和它们的特点。
机械搅拌式反应器机械搅拌式反应器可以用于均相反应，也可用于多相（液-液，气-液，液-固）反应，可以间歇操作，也可以连续操作。
可在常压，加压，真空下生产操作，可控制范围大。
同时在生产结束后，出料容易，反应器清洗方便，机械设计也已经成熟，因此用途十分广泛。
搅拌反应器主要由搅拌容器和搅拌机两大部分组成，搅拌容器包括筒体，换热元件及内构件。
搅拌器，搅拌轴及密封装置，传动装置等统称为搅拌机。
釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器。
特点：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
反应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
管式反应器管式反应器主要用于气相、液相、气—液相连续反应过程，由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。
其结构简单，制造方便。
化工基础试题与答案
化工基础试题与答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、化学工业的基础原料有（）。
A、乙烯B、汽油C、酒精D、石油正确答案：D2、加热炉烟气中CO 含量随过剩空气量的变化规律是：过剩空气从大变小时，CO 含量从（）变（），当过剩空气量较大时，CO 的含量变化较（）。
以下合适的是（）。
A、高低B、低高C、高低D、低高正确答案：B3、反应温度过高对化工生产造成的不良影响可能是（）。
A、催化剂烧结B、副产物增多C、爆炸危险性增大D、以上都有可能正确答案：D4、下列物质不是三大合成材料的是（）。
A、尼龙B、纤维C、塑料D、橡胶正确答案：B5、反应釜加强搅拌的目的是（）。
A、强化传质B、强化传热与传质C、强化传热D、提高反应物料温度正确答案：B6、甲烷化反应易造成催化剂床层（）。
A、超温B、粉碎C、温度分布不均匀D、超压正确答案：A7、下列不能用作工程塑料的是（）。
A、聚酰胺B、聚氯乙烯C、聚甲醛D、聚碳酸酯正确答案：B8、关于复叠制冷过程，下列说法正确的是（）。
A、两种冷剂进行物质交换B、互相提供冷量，无需外界提供C、由两个简单的制冷循环合并的一个制冷循环D、有两个独立的制冷循环正确答案：D9、既适用于放热反应，也适用于吸热反应的典型固定床反应器类型是（）。
A、多段绝热反应器B、列管结构对外换热式固定床C、自身换热式固定床D、单段绝热反应器正确答案：B10、催化裂化条件下，不能发生氢转移反应的单体烃是（）。
A、烯烃B、稠环芳烃C、烷烃D、环烷烃正确答案：C11、加热在200℃以下用的热源是（）。
A、烟道气B、中压蒸汽C、熔盐D、低压蒸汽正确答案：D12、多相催化反应过程中，不作为控制步骤的是（）。
A、吸附过程B、表面反应过程C、外扩散过程D、内扩散过程正确答案：C13、化工生产一般包括以下（）组成。
A、原料处理和产品精制B、原料处理、化学反应和产品精制C、化学反应和产品精制D、原料处理和化学反应正确答案：B14、间歇式反应器出料组成与反应器内物料的最终组成（）。
化工原理 第七、八章 化学反应器超详细讲解
二、反应时间的计算
1.基本公式
以整个反应釜在dt 内对A组分作物料衡算得： (因为浓度随时间变而不随位置变，故需取时间微元)
在dt 内：A的进入速率=A的流出速率+A的消耗速率+A的积累速率
(rA) * VR (dnA / dt) nA0 * dxA / dt
xA：A的转化率
VR=V0=Vx
CA
CA 0
3.图解法求解——只有CA～(-rA)或xA～(-rA)数据，无速率方程时。
VR
2、 反应器总容积—VT 由于反应体系的发泡、沸腾等因素，必须VT＞VR 设：VR / VT=φ 装料系数 （0.5～0.8）
4、原料的体积流量v0 的计算
G——反应物质量流量 ρ——反应物的密度
F——反应物摩尔流量
∵ dCA=-CA0*dxA
x
2.定义 注意：V—反应物体积，V0 —起始反应物体积，Vx—转化率为xA时 的反应物体积；VR—反应器有效容积；VT —反应器总容积。
§7-2 间歇操作搅拌釜式反应器——间歇釜
一、间歇釜的特点
1.间歇操作，存在装料、调温、出料、清洗等辅助时间t`。 2.釜内CA, xA, (-rA)～t反变化，但不随位置变化。 3.各物料微团的 t停 都相等。
一、多级串联反应器特点 各小釜内CA，(-rA) 既不随时间而变，又不随位置而变， 存在强烈的返混，t停分布在t1→t2区间内；但CA，(-rA)随N 变化。整个反应器存在一定程度的返混，各物料微团的t停 分布在t`1→t`2区间内。 二、设计方程 由于多级串联反应器一般只进行液相反应，视为定容 反应。由于各小釜内CA , (-rA)不随时间t和位置变化，故每 一个小釜就是一个全混流反应器，所以逐釜应用全混流反 应器的设计方程，可求出每一个小釜的容积，则反应器总 容积可求。 全混流反应器的设计方程为：
化工工艺学第八章羰基化过程
下就地形成催化剂，同时产生催化作用。
加入的化合物或配位化合物称为催化剂前体或母体
●催化剂活性结构
羰基合成催化剂的典型结构 HxMy(CO)zLn 这类催化剂是以过渡金属M为中心原子的羰基氢甲
酰化物
L为配位体
●羰基合成催化剂组成-中心原子
◆钴 形 式: 氧化钴\氢氧化钴\有机酸钴\Co2(CO)8
制，给操作带来不便。
◆反应器中气相空间较大，使单机设备的生产能力
受到限制。
压缩后循环，少量排空 回收丙烯
除去硫化物、 氯化物、氰化 物、氧气、羰 基铁等
铑催化剂溶液和三苯磷溶液
正、异丁醛和高沸物
■UCC/Davy/JMC液体循环工艺
反应产物和催化剂溶液一起自反应器中排出， 经两次蒸发，分离出催化剂溶液循环使用
CH3OCH3+H2O
CO2 + H2
●甲醇羰基化反应催化剂
◆BASF高压法与Monsanto低压法均采用催化剂为Ⅷ
族元素，助催化剂为碘。
■BASF高压法采用钴 活性组分: 助 剂： ［Co(CO)4]HI、CH3I、I2 ［Ｒh+(CO)2I2]HI、CH3I、I2
■Monsanto低压法采用铑 活性组分: 助 剂：
反应在较高温度下进行，产品醛的正异比低，
催化体系存在腐蚀，设备材质要求高。
流程与鲁尔法类似
8.4.6 丙烯低压法羰基合成正丁醛 ●UCC/Davy/JMC工艺
以铑膦配位化合物为催化剂 ◆主要优点： 反应条件温和(温度\压力)，选择性好，副反应少， 产物醛的正/异比高，原料消耗少，催化剂易分离回收，
甲醇经尾气洗涤塔后，与一氧化碳、二甲醚及钴 催化剂、碘甲烷一起进入反应器反应，产物粗乙 酸与未反应气冷却进入冷低压分离器。 分离出的粗酸 精制工段 脱气塔
8气液相反应过程与反应器
气相组分进入到液相的过程是一个传质过程。
双膜论
Ci
pG
δ g δ L
CL pi
G
G
L
L
1、气相中反应组分由气相主体 透过气膜扩散到气液界面； 2、该组分进入液相后，通过液 膜扩散到液相主体； 3、进入液相的该组分与液相中 反应组分进行反应生成产物； 如为挥发性产物，： 4、产物由液相主体透过液膜扩 散到气液界面； 5、产物从气液界面透过气膜扩 散到气相主体。
dnAL DAL S (c AI c AL ) k AL S (c AI c AL ) dt L
定态，则：dnAG
dnAL dt dt
组分A与B在液相中进行化学反应：aA bB rR rA rB m n r kcA cB
A
B
液膜内离相界面I处取一厚度为dl，与传质方向垂直的面积S的体积 作为体积元，对该体积元作A组分的物料衡算，在单位时间内：
L
dcA 气液界面处：D AL ( ) I k AL (c AL c AI ) k AL D AL / L dl
同理，有： k BL DBL / L , k AG DAG / G
这是在液膜区内无化学反应，即物理吸收过程的规律：
' L /L 1
dnA 1 S ( p AG Kc AL ) 1 K dt k AG k AL
BC：l 0 : c A c AI ; l R : c A 0
dcA n c AI , m c AI / R dl
R l L 液膜中仅有组分B而没有组分A：
DBL
BC： l R : cB 0; l L : cB c BL
石油化工过程系统概论第八章__加氢裂化装置
轴向的均匀分布。
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炼油装备技术
27
3.去垢篮筐
在加氢反应器的顶部催
化剂床层上有时设有去垢篮 筐，与床层上的磁球一起对 进入反应器的介质进行过滤。 去垢篮一般均匀地布置
在床层上表面，篮筐周围充
填适量的大颗粒瓷球，以增
加透气性。
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4.催化剂支撑盘
催化剂支撑盘由T形梁、 格栅、丝网及磁球组成。
炼油装备技术
23
（二）加氢反应器内件
加氢反应是在高温高压及有腐蚀介质（H2、H2S） 的条件下操作，除了在材质上要注意防止氢腐蚀及其 他介质的腐蚀以外，加氢反应器还应保证：
反应物(油气和氢)在反应器中分布均匀，保证反应物
与催化剂有良好的接触；
及时排除反应热，避免反应温度过高和催化剂过
热．以保证最佳反应条件和延长催化剂寿命；
第八章
加氢裂化装置
Hydrogen Cracking Unit
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重油轻质化基本原理是改变油品的相对分子质量
和氢碳比，而改变相对分子质量和氢碳比往往是 同时进行的。
改变油品的氢碳比有两条途径，一是脱碳，二是
加氢。
热加工过程，如焦化、催化裂化都属于脱碳过程，
它们的共同特点是要减小一部分油料的氢碳比， 因此不可避免地要产生一部分气体烃和氢碳比较 小的缩合产物——焦炭和渣油，从而使脱碳过程 的轻质油收率不会太高。
多种类型：
2016/8/3 炼油装备技术 6
按反应器中催化剂所处的状态不同，可分为固定
床、沸腾床和悬浮床等几种型式。
根据原料和产品目的不同，还可细分出很多种型
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第八章典型反应器§8.1 概述任何化学品的生产，都离不开三个阶段：原料预处理、化学反应、产品精制。
化学反应过程是化工生产过程的核心。
物理过程的原理和操作设备——《流体流动与传热》和《传质与分离技术》。
化学反应过程的原理和反应设备——《化学反应过程与设备》，属于化学反应工程的范畴。
1 研究目的研究目的：使化学工业生产中的反应过程最优化。
（1）设计最优化：由给定的生产任务，确定反应器的型式和适宜的尺寸及其相应的操作条件。
（2）操作最优化：在反应器投产运行之后，还必须根据各种因素和条件的变化作相应的修正，以使它仍能处于最优的条件下操作。
2 研究内容从实验室开发到工业生产存在放大效应。
在工业反应器中实际进行的过程不但包括有化学反应，还伴随有各种物理过程，如热量的传递、物质的流动、混和和传递等，所有这些传递过程使得反应器内产生温度分布和浓度分布，从而影响反应的最终结果。
化学动力学特性的研究：在实验室的小反应器内进行，完全排除传递过程的影响。
流动、传递过程对反应的影响处理整个反应工程的问题需要具备三个方面的知识（三传一反）：a. 化学反应的规律（反应动力学）；b. 传递过程的规律（质量、热量和动量的传递）；c. 上述两者的结合。
3 研究作用（1）反应器的合理选型（2）反应器操作的优选条件（3）反应器的工程放大本章主要了解化学反应工程的研究对象及研究内容、化学反应器的分类。
掌握间歇釜式反应器、管式反应器、全混流反应器、多釜串联反应器的结构与特点、反应器容积的计算，了解返混及其对化学反应的影响，如何选择合适的反应器。
§8.2 化学反应器的类型1 按物料的聚集状态（相态）分类均相：气相：如石油烃管式裂解炉反应特征：无相界面，反应速率液相：如乙酸丁酯的生产只与温度和浓度有关。
非均相：相：如苯的烷基化反应特征：有相界面，反应速率 g-s 相：如合成氨与温度和浓度有关； l-l 相：如已内酰胺缩合还与相界面大小及 l-s 相：如离子交换相间扩散速率有关。
g-l-s 相：如焦油加氢精制实质是按宏观动力学特性分类，相同聚集状态反应有相同的动力学规律。
均相反应，反应速率主要考虑温度、浓度等因素，传质不是主要矛盾。
非均相反应过程，反应速率除考虑温度、浓度等因素外还与相间传质速率有关。
2 按反应器结构分类（1）管式反应器；（2）釜式反应器；（3）板式塔；（4）填料塔；（5）鼓泡塔；（6）喷雾塔；（7）固定床反应器；（8）流化床反应器；（9）移动床反应器；（10）滴流床反应器实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、混和、传质、传热等特征。
3 根据温度条件和传热方式分类（1）根据温度条件分：等温、非等温式反应器。
（2）根据传热方式分：绝热式：不与外界进行热交换；外热式：由热载体供给或移走热量，又有间壁传热式、直接传热式、外循环传热式之分。
蒸发传热式：靠挥发性反应物、产物、溶剂的蒸发移除热量。
4 按操作方式分类（1）分批(或称间歇式操作一次性加入反应物料，在一定条件下，经过一定的反应时间，达到所要求的转化率时，取出全部物料的生产过程。
属非定态过程，反应器内参数随时间而变。
适用：小批量、多品种的生产过程。
（2）半分批(或称半连续式操作原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其余则为分批加入或卸出的操作。
属于非定态过程，反应器内参数随时间而变，也随反应器内位置而变。
（3）连续式操作连续加入反应物料和取出产物的生产过程。
属定态过程，反应器内参数不随时间而改变，适于大规模生产。
5 理想流动和理想反应器反应器内流体的流动特征主要指反应器内反应流体的流动状态、混合状态等，它们随反应器的几何结构和几何尺寸而异。
反应流体在反应器内不仅存在浓度和温度的分布，而且还存在流速分布。
这样的分布容易造成反应器内反应物处于不同的温度和浓度下进行反应，出现不同停留时间的微团之间的混合，即返混。
这些流动特征影响反应速率和反应选择率，直接影响反应结果。
所以，研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、计算和优化的基础。
流动模型是对反应器中流体流动与返混状态的描述。
一般将流动模型分为两大类型：理想置换流动模型理想混合流动模型非理想流动模型：是关于实际工业反应器中流体流动状况对理想流动偏离的描述。
（1）理想置换流动模型①含义：理想置换流动模型也称作平推流模型或活塞流模型。
与流动方向相垂直的同一截面上各点流速、流向完全相同，即物料是齐头并肩向前运动的。
②特点：在定态情况下，所有分子的停留时间相同，浓度等参数只沿管长发生变化，与时间无关。
所有物料质点在反应器中都具有相同的停留时间。
③反应器内浓度变化：如右图。
长径比较大和流速较高的连续操作管式反应器中的流体流动可视为理想置换流动。
（2）理想混合流动模型①含义：理想混合流动模型也称为全混流模型。
反应物料以稳定的流量进入反应器，刚进入反应器的新鲜物料与存留在其中的物料瞬间达到完全混合。
反应器内物料质点返混程度为无穷大。
②特点：所有空间位置物料的各种参数完全均匀一致，而且出口处物料性质与反应器内完全相同。
③反应器内浓度变化：如右图。
搅拌十分强烈的连续操作搅拌釜式反应器中的流体流动可视为理想混合流动。
（3）非理想流动模型理想流动模型是二种极端状况下的流体流动，而实际的工业反应器中的反应物料流动模型往往介于两者之间。
对于所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。
（4）理想流动反应器的分类和应用分类：理想平推流反应器理想混合流反应器应用：实际生产中，连续操作釜式反应器可以近似看作是理想混合流，连续操作管式反应器可以近似看作是理想平推流。
§8.3 间歇釜式反应器1 结构釜式反应器是生产中广泛采用的反应器。
它可用来进行均相反应，也可用于以液相为主的非均相反应。
如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等等。
釜式反应器的结构, 主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部分组成。
（1）壳体包括筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
①壳体的材质主要为钢制反应釜、铸铁反应釜及搪玻璃反应釜。
A 、最常见的钢制反应釜的材料为Q235A （或容器钢）。
钢制反应釜的特点是制造工艺简单、造价费用较低，维护检修方便，使用范围广泛，因此，化工生产普遍采用。
由于材料Q235A 不耐酸性介质腐蚀，常用的还有不锈钢材料制的反应釜，可以耐一般酸性介质。
经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还特别适用于高粘度体系聚合反应。
B 、铸铁反应釜在氯化、磺化、硝化、缩合、硫酸增浓等反应过程中使用较多。
C 、搪玻璃反应釜性能如下：a 、耐腐蚀性能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质的腐蚀。
搪玻璃设备不宜用于下列介质的储存和反应：任何浓度和温度的氢氟酸；pH ＞12且温度大于100℃的碱性介质；温度大于180℃、浓度大于30%的磷酸；酸碱交替的反应过程；含氟离子的其他介质。
b 、耐热性：允许在- 30～+240℃范围内使用c 、耐冲击性，耐冲击性较小。
②筒体：圆筒形。
其作用主要用来提供容积，是完成介质的物理、化学反应的容器。
③封头：平面形：适用于常压或压力不高时；碟形：应用较广。
球形：适用于高压场合；椭圆形：应用较广。
锥形：适用于反应后物料需要分层处理的场合。
④手孔、人孔：安装和检修设备的内部构件。
⑤视镜：观察设备内部物料的反应情况，也作液面指示用。
⑥安全装置: 安全阀和爆破膜。
⑦其它工艺接管：进料管、出料管、仪表接管。
（2）搅拌装置①搅拌目的使物料混和均匀，强化传热和传质。
包括均相液体混合；液-液分散；气-液分散；固-液分散；结晶；固体溶解；强化传热等。
②搅拌液体的流动模型液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型”，简称“流型”。
(a轴向流 (b径向流 (c切线流 (d打漩现象③常用搅拌器的型式、结构和特点在化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置。
典型的机械搅拌装置包括搅拌器（包括旋转的轴和装在轴上的叶轮）和辅助部件和附件（包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、挡板和导流筒等）。
搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。
A 、桨式搅拌器由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。
桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。
桨式搅拌器的转速较低，一般为20～80r ／min 。
桨式搅拌器直径取反应釜内径Di 的1/3～2/3，桨叶不宜过长，当反应釜直径很大时采用两个或多个桨叶。
适用于流动性大、粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液，物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。
B 、涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按照叶轮又可分为平直叶和弯曲叶。
涡轮搅拌器速度较大，300～600r ／min 。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强的径向流。
因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
C 、推进式搅拌器推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。
当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。
推进式搅拌器直径约取反应釜内径Di 的1/4～1/3，300～600r ／min ，搅拌器的材料常用铸铁和铸钢。
D 、框式和锚式搅拌器框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形，其结构比较坚固，搅动物料量大。
如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时，通常称为锚式搅拌器。
框式搅拌器直径较大，一般取反应器内径的2/3～9/10，50～70r ／min 。
框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热过程的进行，快速旋转时，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来；慢速旋转时，有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。
这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。
E 、螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器螺带式搅拌器，常用扁钢按螺旋形绕成，直径较大，常做成几条紧贴釜内壁，与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断地将粘于釜壁的沉积物刮下来。
螺带的高度通常取罐底至液面的高度。
螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器的转速都较低，通常不超过50r/min，产生以上下循环流为主的流动，主要用于高粘度液体的搅拌。
④搅拌附件搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒等。
A 、挡板：目的是为了消除切线流和“打漩”。
一般为2-4块，且对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。
B 、导流筒：目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。
不同型式的搅拌器的导流筒安置方位不同。
⑤搅拌器的选型主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。
A 、按物料粘度选型对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。