理想流动反应器

tCA0
xAfdA x CAdC A
0 rA
r CA0
A
等容过程，液相反应
[rA]-1
图解积分示意图
tCA0
xAfdA x CAdC A
0 rA
r CA0
A
[rA]-1
t/cA0
xA0
xAf x
t CA0
CAf CA
二、间歇反应器的数学描述 1. 等温等容液相单一反应
❖ 一级不可逆反应1st. Order Reaction（irreversible）
847 152 3.1 1000 1000 1100 1300
1447 216 4.6 1200 1200 1300 1550
3460 368 8.3 1600 1600 1700 2060
4000 5374 499 11.7 1800 2000 1900 2500
6300 8230 677 15.6 2000 2500 2100 3050
优点： 操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的 产品生产
缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定
❖第一节 间歇釜式反应器 ❖ 一、 釜式反应器的特征
精细化工产品的生产中的液相反应、液液非均相反应； 有色冶金及化学矿加工中的液固反应； 生物反应中的微生物发酵反应； 聚合物生产中的乳液聚合及悬浮液聚合；
❖理想流动Fra Baidu bibliotek应器
绪论 1
第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础
6
第二章 气-固相催化反应本征及宏观动力学 34
第三章 釜式及均相管式反应器 70
第四章 反应器中的混合及对反应的影响 106
第五章 固定床气-固相催化反应工程 126
第六章 气-液反应工程 176
第七章 流-固相非催化反应
212
第八章 流化床反应工程 236
rA kCA
t CA dCA CA0 kCA
kt ln C A0 CA
CA CA0ekt
ktln(1xA)
xA 1ekt
表3－1 理想间歇反应器中整级数单反应的反应结果表达式
反应级数 反应速率 残余浓度式
转化率式
n=0
n=1
n=2 n级 n≠1
rA k
rA kCA
rA
kC
2 A
rA
kC
Standardised stirred tank reactor sizes
❖Deutschland , Germany ❖Deutsche industry norm
标准尺寸( according to DIN)
反应釜规格
400
总容积
L
533
夹套容积 L
换热面积 m2
d1
h1 主要尺寸
(mm)
6300 8230 677 15.6 2000 2500 2100 3050
标准尺寸( according to DIN)
反应釜规格 400 630 1000 2500
总容积 L 533
夹套容 积
L
120
换热面 积
m2
2.5
d1 800
主要尺 h1 1000
寸 (mm) d2 900
h2 1250
讨论：间歇反应器中的单反应
1. k的影响 k增大(温度升高）→t减少→反应体积减小
2. 反应浓度的影响
零级反应：t与初浓度CA0正比 一级反应：t与初浓度CA0无关 二级反应：t与初浓度CA0反比
3. 残余浓度
零级反应：残余浓度随t直线下降 一级反应：残余浓度随t逐渐下降 二级反应：残余浓度随t慢慢下降
第九章 气-液-固三相反应工程 270
第三章 釜式及均相管式反应器
❖第一节 间歇釜式反应器 ❖第二节 连续流动均相管式反应器 ❖第三节 连续流动釜式反应器 ❖第四节 理想流动反应器的组合和比较 ❖第五节 多重反应的选择率 ❖第六节 半间歇釜式反应器 ❖第七节 釜式反应器中进行的多相反应 ❖第八节 讨论与分析 ❖参考文献 ❖习题
d2
120 2.5 800 1000 900
h2
1250
630 847 152 3.1 1000 1000 1100 1300
1000 1447 216 4.6 1200 1200 1300 1550
2500 3460 368 8.3 1600 1600 1700 2060
4000 5374 499 11.7 1800 2000 1900 2500
第三章 釜式及均相管式反应器
❖第一节 间歇釜式反应器
❖ 一、 釜式反应器的特征
❖ 二、 间歇釜式反应器的数学模型
❖ 1. 等温等容液相单一反应
❖ 2. 等温等容液相多重反应
❖ 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化
❖
1. 工程放大
❖ 2. 反应时间的优化
❖ 3. 配料比
❖
4. 反应温度
❖
第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征
n A
kt CA0 CA
kt CA0xA
CA CA0 kt
xA
kt C A0
kt ln C A0 CA
CA CA0ekt
kt ln 1 1 xA
xA 1ekt
kt 1 1
kt 1 xA
CA
CA0
CA
1
CA0 CA0
kt
CA0
1
xA
xA
C A0 kt 1 CA0kt
kt n11(C1AnC1A0n) （ 1 － xA ） 1 － n 1 (n 1 )C A n 0 1 kt
反应后期的速度很小；反应机理的变化
由表中所列结果，可以得出以下几点结论。 1. 对于任一级反应，当CA0、xAf或CAf确定后，kt即为定值： 当k↗，t↘；当k↘，t↗。对于任一级反应都是如此。 2. 当转化率xAf确定后，反应时间与初始浓度的关系和反应 级数有关。
第三章 釜式及均相管式反应器
❖第一节 间歇釜式反应器
❖ 一、 釜式反应器的特征
❖ 二、 间歇釜式反应器的数学模型
❖ 1. 等温等容液相单一反应
❖ 2. 等温等容液相多重反应
❖ 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化
❖
1. 工程放大
❖ 2. 反应时间的优化
❖ 3. 配料比
❖
4. 反应温度
❖
二、 间歇釜式反应器的数学模型
用数学模型描述反应物组成随时间的变化情况
对整个反应器进行物料衡算：
0
0
流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量
单位时间内反应量 = 单位时间内消失量
rA V d d n tA n A 0d d x tA(n A n A 0(1 x A ))
tnA0
V
0xAfdrAA xCA0
dx xAf A 0 rA
❖第一节 间歇釜式反应器 ❖ 一、 釜式反应器的特征
特点: 1 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上 的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了 物质传递对反应的影响；
2 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器 内的热量传递问题；
3 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的 反应时间。