管式反应器的结构、管式反应器的计算

➢ 求解方法 • 解析法
恒温恒容不可逆PFR的计算
rA k
零级反应：
Leabharlann BaiduA0
xA 0
dxA (rA )
1 k
CA0 xA
一级反应：
rA kCA kCA0 1 xA
1 ln 1 1 ln CA0
k 1 xA k CA
二级反应：
rA kCA2 kCA02 1 xA 2
CA0
管式反应器的结构 管式反应器的计算
管式反应器的结构
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。
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。
VR FA0
dx xAf
A
xA0 (rA )
C
VR V0
cA0
dx xAf
A
xA0 (rA )
τC：空时，为反应器有效体积与物料初始进料的体积流量的比值，h τ：停留时间，为反应器有效体积与反应器内物料的体积流量的比值。
SV：空速，对于均相反应，空速是空时的倒数，h-1
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，只有在恒容过程，称为物料在反应器中的停留时间才是准确的。 即 τC =τ
管式反应器结构主要有直管式、盘管式、多管式等。
管式反应器的计算 ➢ PFR基础设计式
微元时间内 微元时间内 微元时间微元 微元时间微
进入微元体
离开微元体
体积内转化掉
元体积内反
积的反应物量 积的反应物量 的反应物量 应物的累积量
FA (FA dFA ) (rA ) dVR 0
xA
dxA
0 kCA02 (1 xA )2
xA kCA0 (1
xA' )
1 k
(
1 C'A
1 CA0
)
就反应过程而言，PFR和BR两种反应器具有相同的效率。因BR是间 歇过程，存在非生产时间，其生产能力低于PFR。
•图解法：与BR相同 当（-rA）不能用解析式表达或表达式较复杂时