非理想反应器——返混.
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(1)装设挡板
目的：破坏釜内的圆周运动 作用： 对轴向和径向流动无影响 釜内液面的下凹现象基本消失 提高了混合效果
4、提高混合效果的措施
W
流入
流入
低粘度
高等粘度
流入
中等粘度
挡板的常见安装方式
4、提高混合效果的措施
(2)偏心安装
目的：破坏循环回路的对称性
4、提高混合效果的措施
（3）导流筒
导流筒 档板
四、降低返混程度的措施
1、返混对反应器的意义——实际应注意的准则 （1）对反应过程产生不同程度的影响 在返混对反应不利的情况下，要使反应过程由间歇操 作转为连续操作时，应当考虑返混可能造成的危害。 选择反应器的型式时，应尽量避免选用可能造成返混 的反应器，特别应当有些反应器内的返混程度会随其几 何尺寸的变化而显著增强。因此，在分析各种类型反应
器的特征及选用反应器时都必须把反应器的返混状况作
为一项重要特征加以考虑。
（2）在工程放大中产生的问题 由于放大后的反应器中流动状况的改变， 导致了返混程度的变化，给反应器的放大 计算带来很大的困难。 因此，在分析各种类型反应器的特征及 选用反应器时都必须把反应器的返混状况 作为一项重要特征加以考虑。
进入的高浓度反应物料立即被迅速分散到反应器的各个部 位，并与那里原有的低浓度物料相混合，使高浓度瞬间消 失。可见，理想混合反应器中由于剧烈的搅拌混合，不可 能存在高浓度区。
（2）返混改变了反应器内的浓度分布，使器内
反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升。但 是，这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于 反应过程的浓度效应。 （3） 返混是连续反应器中的一个重要工程因素， 任何过程在连续化时，必须充分考虑这个因素 的影响，否则不但不能强化生产，反而有可能 导致生产能力的下降或反应选择率的降低。
流化床 流化床中由于气泡运动造成气相和固相 都存在严重的返混。为了限制返混，工业 上对高径比较大的流化床反应器，常在其 内部装置横向挡板以减少返混；而对高径 比较小的流化床反应器，则可设置垂直管 作为内部构件，这是纵向分割的例子。
气液鼓泡反应器 由于气泡搅动所造成的液体反向流动， 形成很大的液相循环流量。因此，其液相 流动十分接近于理想混合。为了限制气液 鼓泡反应器中液相的返混程度，工业上常 采用以下措施： a、放置填料，即填料鼓泡塔，填料不 但起分散气泡，增强气液相间传质的作用， 而且限制了液相的返混。
b、设置多孔多层横向挡板，把床层分成若 干级，尽管在每一级内液相仍然达到全混， 但对整个床层来说类似于多釜串联反应器， 使级间的返混受到了很大的限制。 c、设置垂直管，既可限制气泡的合并长大， 又在一定程度上起到了限制液相返混的作 用。
3、强化混合的手段－搅拌
（1）间歇釜中混合的强化
总体流动
设备尺度上的宏观均匀
2、降低返混程度的措施
(1)降低返混程度的主要措施是分割，通 常有横向分割和纵向分割两种，其中重要 的是横向分割。
(2) 工业上降低反应器返混程度的例子
连续操作的搅拌釜式反应器 连续操作的搅拌釜式反应器，其返混程 度可能达到理想混合程度。为了减少返混， 工业上常采用多釜串联的操作，这是横向 分割的典型例子。 当串联釜数足够多时，这种连续多釜串 联的操作性能就很接近理想置换反应器的 性能。
液体微团间的相对运动和 剪切力 微观均匀
更小尺度 上的均匀
分子扩散
搅拌是使物料达到混合的一种手段
（2）高转速搅拌器 桨式搅拌器
液体的总体循环流动
涡轮式搅拌器的总体循环流动
（2）大叶片低转速搅拌器 锚式搅拌器 框式搅拌器 螺带式搅拌器
锚式
框式
螺带式
螺带式搅拌器搅拌效果
4、提高混合效果的措施
非理想反应器
一、非理想反应器定义 二、偏离理想流动状态的原因 三、返混及其对反应过程的影响 四、降低返混程度的措施
五、非理想反应器的工业应用
一、非理想反应器定义
wk.baidu.com
完全不返混
部分返混
充分返混
PFR BR
非理想流动反应器
CSTR
二、偏离理想流动状态的原因： 1、滞留区的存在 2、存在沟流与短路 3、循环流 4、流体流速分布不均匀 5、扩散
三、返混及其对反应过程的影响
1、返混： 专指不同时刻进入反应器的物料之间的 混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄 质点之间的混合。 非理想流动反应器存在不同程度的返混。
2、返混对反应过程的影响
（1）反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低。 例如对理想混合反应器而言，进口的反应物虽然具有高
浓度，但一旦进入反应器内，由于存在剧烈的混合作用，
导流筒 档板
既提高了循环流量和混合效果， 又有助于消除短路与流动死区。
五、非理想反应器的工业应用
• 燃煤电厂粉煤灰浆中碳酸钙的沉淀过程伴 随着粉煤灰中游离氧化钙的溶解。为了研 究这一多相体系的反应动力学过程，以总 无机碳含量为检测因子，利用批式实验的 方法取得了反应的动力学数据。在此基础 上，把灰浆池作为一个非理想的反应器。 通过对其流动特性的测试和对反应动力学 数据的拟合，预测了反应在灰浆池中的转 化率。
目的：破坏釜内的圆周运动 作用： 对轴向和径向流动无影响 釜内液面的下凹现象基本消失 提高了混合效果
4、提高混合效果的措施
W
流入
流入
低粘度
高等粘度
流入
中等粘度
挡板的常见安装方式
4、提高混合效果的措施
(2)偏心安装
目的：破坏循环回路的对称性
4、提高混合效果的措施
（3）导流筒
导流筒 档板
四、降低返混程度的措施
1、返混对反应器的意义——实际应注意的准则 （1）对反应过程产生不同程度的影响 在返混对反应不利的情况下，要使反应过程由间歇操 作转为连续操作时，应当考虑返混可能造成的危害。 选择反应器的型式时，应尽量避免选用可能造成返混 的反应器，特别应当有些反应器内的返混程度会随其几 何尺寸的变化而显著增强。因此，在分析各种类型反应
器的特征及选用反应器时都必须把反应器的返混状况作
为一项重要特征加以考虑。
（2）在工程放大中产生的问题 由于放大后的反应器中流动状况的改变， 导致了返混程度的变化，给反应器的放大 计算带来很大的困难。 因此，在分析各种类型反应器的特征及 选用反应器时都必须把反应器的返混状况 作为一项重要特征加以考虑。
进入的高浓度反应物料立即被迅速分散到反应器的各个部 位，并与那里原有的低浓度物料相混合，使高浓度瞬间消 失。可见，理想混合反应器中由于剧烈的搅拌混合，不可 能存在高浓度区。
（2）返混改变了反应器内的浓度分布，使器内
反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升。但 是，这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于 反应过程的浓度效应。 （3） 返混是连续反应器中的一个重要工程因素， 任何过程在连续化时，必须充分考虑这个因素 的影响，否则不但不能强化生产，反而有可能 导致生产能力的下降或反应选择率的降低。
流化床 流化床中由于气泡运动造成气相和固相 都存在严重的返混。为了限制返混，工业 上对高径比较大的流化床反应器，常在其 内部装置横向挡板以减少返混；而对高径 比较小的流化床反应器，则可设置垂直管 作为内部构件，这是纵向分割的例子。
气液鼓泡反应器 由于气泡搅动所造成的液体反向流动， 形成很大的液相循环流量。因此，其液相 流动十分接近于理想混合。为了限制气液 鼓泡反应器中液相的返混程度，工业上常 采用以下措施： a、放置填料，即填料鼓泡塔，填料不 但起分散气泡，增强气液相间传质的作用， 而且限制了液相的返混。
b、设置多孔多层横向挡板，把床层分成若 干级，尽管在每一级内液相仍然达到全混， 但对整个床层来说类似于多釜串联反应器， 使级间的返混受到了很大的限制。 c、设置垂直管，既可限制气泡的合并长大， 又在一定程度上起到了限制液相返混的作 用。
3、强化混合的手段－搅拌
（1）间歇釜中混合的强化
总体流动
设备尺度上的宏观均匀
2、降低返混程度的措施
(1)降低返混程度的主要措施是分割，通 常有横向分割和纵向分割两种，其中重要 的是横向分割。
(2) 工业上降低反应器返混程度的例子
连续操作的搅拌釜式反应器 连续操作的搅拌釜式反应器，其返混程 度可能达到理想混合程度。为了减少返混， 工业上常采用多釜串联的操作，这是横向 分割的典型例子。 当串联釜数足够多时，这种连续多釜串 联的操作性能就很接近理想置换反应器的 性能。
液体微团间的相对运动和 剪切力 微观均匀
更小尺度 上的均匀
分子扩散
搅拌是使物料达到混合的一种手段
（2）高转速搅拌器 桨式搅拌器
液体的总体循环流动
涡轮式搅拌器的总体循环流动
（2）大叶片低转速搅拌器 锚式搅拌器 框式搅拌器 螺带式搅拌器
锚式
框式
螺带式
螺带式搅拌器搅拌效果
4、提高混合效果的措施
非理想反应器
一、非理想反应器定义 二、偏离理想流动状态的原因 三、返混及其对反应过程的影响 四、降低返混程度的措施
五、非理想反应器的工业应用
一、非理想反应器定义
wk.baidu.com
完全不返混
部分返混
充分返混
PFR BR
非理想流动反应器
CSTR
二、偏离理想流动状态的原因： 1、滞留区的存在 2、存在沟流与短路 3、循环流 4、流体流速分布不均匀 5、扩散
三、返混及其对反应过程的影响
1、返混： 专指不同时刻进入反应器的物料之间的 混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄 质点之间的混合。 非理想流动反应器存在不同程度的返混。
2、返混对反应过程的影响
（1）反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低。 例如对理想混合反应器而言，进口的反应物虽然具有高
浓度，但一旦进入反应器内，由于存在剧烈的混合作用，
导流筒 档板
既提高了循环流量和混合效果， 又有助于消除短路与流动死区。
五、非理想反应器的工业应用
• 燃煤电厂粉煤灰浆中碳酸钙的沉淀过程伴 随着粉煤灰中游离氧化钙的溶解。为了研 究这一多相体系的反应动力学过程，以总 无机碳含量为检测因子，利用批式实验的 方法取得了反应的动力学数据。在此基础 上，把灰浆池作为一个非理想的反应器。 通过对其流动特性的测试和对反应动力学 数据的拟合，预测了反应在灰浆池中的转 化率。