理想流动反应器的分类和应用

返混对反应过程的影响
返混带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度区的消
失或减低。 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。 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
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，即理想流动模型和非理想
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。
反应器内浓度变化
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。
非理想流动
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 偏离理想臵换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。
实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因 滞留区的存在 存在沟流与短路 循环流
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。
①放臵填料 ②设臵多孔多层横向挡板，把床层分成若干级 ③设臵垂直管
理想流动反应器的分类和应用
分类 理想混合流反应器 理想平推流反应器
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
流体流速分布不均匀
扩散 上述是造成非理想流动的几种常见原因，对一个流
动系统可能全部存在，也可能是其中的几种，甚至有
Байду номын сангаас其它的原因。
返混及其对反应过程的影响
返混含义：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。
间歇反应器中不存在返混 理想臵换反应器不存在返混 理想混合反应器返混达到极限状态 非理想流动反应器存在不同程度的返混
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。
降低返混程度的措施
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。
理想流动
非理想流动
理想流动反应器的分类和应用
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。
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。
降低返混程度的措施
返混对反应器的意义
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，特别应当注
意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。
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
动可视为理想臵换流动。
理想混合流动模型
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。
特点：所有空间位臵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。
连续操作的搅拌釜式反应器 为减少返混，工业上常采用多釜串联的操作。当串联釜 数足够多时，连续多釜串联的操作性能就很接近理想臵 换反应器的性能。(横向纵向？) 流化床
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，对高径比较大的，常在其内部装臵横向挡板 以减少返混；而对高径比较小的流化床反应器，则可设 臵垂直管作为内部构件（横向纵向？）
理想置换流动模型
含义：理想臵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。
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。
反应器内浓度变化
推流。
练 习
理想流动模型分为两种类型，即________和_________ 返混专指________进入反应器的物料之间的混合 说明下列反应器中的返混情况： 间歇反应器中返混为_____, 理想臵换反应器返混为_______
理想混合反应器返混为____, 非理想流动反应器返混为_____
返混带来的最大影响是_____________________________ 返混对反应来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。
降低返混程度的主要措施是______，通常有________和________两 种，其中重要的是__________。
连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用________的操作