均相化学反应器总结.ppt

将③④式代入①式整理可得： ⑤式即为平推流循环反应器在恒容条件下的基本设计方程。 ) 1 ( V0 g t + = q V ④ ⑤ 所以 ③ 第三节 平推流反应器 某平推流反应器中发生不可逆一级液相反应(cA0=10mol/L)，A的转化率为90％。如果保持反应器系统的处理量不变，将流出液的三分之二回流至反应器入口，那么A的转化率将有何变化？ 例题13.3.4 第三节 平推流反应器 对于反应器a有 对于反应器b，其等价反应器为c，反应器c的体积流量为3 qV ，反应物料中A的浓度为(cA0+2cAe’)/3。 通过比较以上两个方程可以得到 cAe’=0.22cA0 对于反应器c有 (a) 无循环的平推流反应器 (c) 与(b)等价的反应器 (b) 平推流循环反应器 第三节 平推流反应器 上 节 回 顾 * 反应曲线 图解计算法的步骤 第二节 全混流反应器 已知一级反应A → B在10个串联的完全混合流反应器(CSTR)中进行，假设反应速率常数k为0.35 h-1，反应物A的初始浓度为150 mg/L，10个CSTR完全相同，A在每个CSTR中的停留时间是1/1.5 h，分别采用公式法和图解法求A的转化率。 例题13.2.3 第二节 全混流反应器 公式法： 当n=10时, 有 所以10个串联的CSTR反应器的转化率为： xA=(150-18.0)/150×100%=88.0%。 对于完全混合流反应器，基本方程为 第二节 全混流反应器 图解法： 如图所示，以-rA对cA作图得反应曲线，以－1/τ的斜率构造三角曲线图得10个CSTR反应器的反应曲线，从图中读出第10个CSTR的出口浓度cA为18mg/L。 所以10个串联的CSTR反应器的转化率为： xA=(150-18.0)/150×100%=88.0%。 一级反应速率方程为 第二节 全混流反应器 一、简单的平推流反应器 二、具有循环操作的平推流反应器 第三节 平推流反应器 本节的主要内容 一、简单的平推流反应器 平推流反应器的特点： 在连续稳态操作条件下，反应器各断面上的参数不随时间变化而变化。 反应器内各组分浓度等参数随轴向位置变化而变化，故反应速率亦随之变化。 在反应器的径向端面上各处浓度均一，不存在浓度分布。 （一）操作方式 将物料连续流入、并连续取出，在反应器内使物料沿同一方向、以同样的速度流动（活塞流） 第三节 平推流反应器 （一）平推流反应器的基本方程 在稳态状态下，dnA/dt=0 qnA＝qnA ＋ dqnA ＋(－rA)dV＋dnA/dt － dqnA ＝(－rA)dV (12.3.11) dV V 第三节 连续反应器的解析 （二）设计计算方法 恒温恒容反应的设计方程：与间歇反应相同（表13.1.1） 第三节 平推流反应器 在例题13.2.3中，假如反应在1个平推流反应器中进行，且停留时间与10个串连CSTR的总停留时间相同，试计算A的转化率，并与例题13.2.3中的结果比较。 对于平推流反应器，基本方程为 于是有 所以1个平推流反应器的转化率为： xA=(150-14.5)/150×100%=90.3%。 例题13.3.1 解： 已知一级反应A → B在10个串联的完全混合流反应器(CSTR)中进行，假设反应速率常数k为0.35 h-1，反应物A的初始浓度为150 mg/L，10个CSTR完全相同，A在每个CSTR中的停留时间是1/1.5 h，分别采用公式法和图解法求A的转化率。 xA==88.0%。 平推流反应器中发生一级反应A → B，反应速率常数k为0.35 h-1，要使A的去除率达到90％，则A需在反应器中停留多少小时？ 设xA为转化率，则cA的值为 cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0 根据反应平衡方程：cA/cA0=e-kτ 有(0.10cA0)/cA0=e-0.35τ 解得τ=6.58h 例题13.3.2 解： 第三节 平推流反应器 乙酸的水解反应，可以近似地看作一级反应，该反应在300K时的速率方程为：-rA=2.77×10-3cAmol/(m3s)。将乙酸浓度为600mol/m3的液体以0.050m3/min的速度送入一有效体积为0.80m3的平推流反应器，求反应器出口处的转化率。 例题13.3.3 第三节 平推流反应器 对于一级反应，在恒容条件下：-rA=kcA=kcA0(1-xA) 根据题意，k=2.77×10-3(1/s), 解： 第三节 平推流反应器 第三节 平推流反应器 图解计算法 (12.3.18) (12.3.19) (1)将排出