第3章 釜式及均相管式反应器1幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 初始条件 l=0 l=16m l T PO CO2 PC 0.7953 0.1489 0.0558 460.6 16.0 0.7727 0.1596 0.0577 451.8 14.4 0.7468 0.1719 0.0813 441.8 12.8 0.7274 0.1811 0.0915 434.1 11.2 0.7133 0.1878 0.0989 428.5 9.6 0.7025 0.1929 0.1046 424.1 8.0 0.6940 0.1969 0.1091 420.5 6.4 0.6870 0.2003 0.1128 417.6 4.8 0.6811 0.2031 0.1159 415.1 3.2 0.6760 0.2055 0.1185 413.0 1.6 0.6584 0.2036 0.1380 411.0 0.0 T ~ l PC CO2 PO 第三章 釜式及均相管式反应器 第三节 连续流动釜式反应器 一、 连续流动釜式反应器的特征及数学模型 二、 多级全混釜的串联及优化 1. 多级全混釜的浓度特征 2. 多级全混釜串联的计算 3. 多级全混釜串联的优化 三、 全混流反应器的热稳定性 1. 热稳定性和参数灵敏性的概念 2. 全混流反应器的多态 3. 物料进口温度和进料流量对全混釜热 稳定性的影响和“起燃”与“熄火” 4. 最大允许温差 5. 单一可逆放热反应 第三节 连续流动釜式反应器 一、 连续流动釜式反应器的特征及数学模型 全混流（perfectly mixed flow）模型 假设：反应物料以稳定流量流入反应器，在反应器中，刚进入的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。 特点：反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很长，有的很短，形成一个停留时间分布。 tresidence time Continuous Stirred Reactor (CSTR) CA,in CA, out CA t time 0 t CA,O CA, out CA x position 0 tout tout/2 CA,O CA, out CA t time t = tout/2 t = tout Batch reactor (discontinuously operated stirred tank reactor) Ideal reactors CA,O CA, out CA x t = 0 position 0 0 取整个反应器为衡算对象 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 0 进口中已有A 第三节 连续流动釜式反应器 一、 连续流动釜式反应器的特征及数学模型 全混流反应器τ的图解积分(对比右图的PFR图解积分) CA0 CA CAf CA CA0 CAf 第三节 连续流动釜式反应器 一、 连续流动釜式反应器的特征及数学模型 平推流反应器与全混流反应器的比较 用全混流反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为 原料中反应组分的质量比为A:B:S=1:2:1.35，反应液的密度为1020kg/m3，并假定在反应过程中不变。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程为 已知100℃时，k=4.76×10-4L/（mol·min），平衡常数K=2.92。试计算乙酸转化35 % 时所需的反应体积。 通过乙酸的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和水的起始浓度为 由于原料液中乙酸:乙醇:水=1:2:1.35，当乙酸为1kg时，加入的总原料为1+2+1.35=4.35kg 由此可求单位时间需加入反应器的原料液量为 首先计算原料处理量V0根据题给的乙酸乙酯产量，可算出每小时乙酸需用量为　 其次计算原料液的起始组成。 　 　 将题给的速率方程变换成转化率的函数。因为　　　　 　代入速率方程，整理后得　　 式中 　　　　　 用全混流反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为 原料中反应组分的质量比为A:B:S=1: