第三篇理想反应器IdealReactor.pptVIP

第三章理 想 反 应 器 Ideal Reactor 3.5 平推流反应器 Piston Flowing Reactor {磺化反应器}本装置是以连续多管膜式反应器为基础的磺化（硫酸化）装置，此装置以洗涤剂工业中使用的所有主要原材料生产磺酸和活性物，如：十二烷基苯、直链烷基苯、醇类、月桂醚、α-烯烃等。 重油催化裂化(FCC)装置总图 在催化裂化装置中反—再系统地反应器为提升管反应器，它是基于平推流的基础上建立起来的。自60年代以来,提升管反应器由于其气固通量大、气固接触效率高以及操作范围宽等特点,在催化裂化工业中得到了广泛的应用。然而,随着人们的研究深入,其径向流动结构的严重非均匀性和较大的气固返混也逐渐为人们所认识。 在80年代中期,国内外的一些著名的石油公司如StoneWebster和Mobil等分别提出了超短接触下行床反应器的概念。对于催化裂化等以中间产物为目的产品的过程,由于下行床能够实现气固超短接触并具有接近平推流的流型,将可以获得比提升管更高的产品收率,因而受到人们的普遍关注,被誉为“21世纪取代提升管的换代新技术”。 2）在流体流动的方向不存在流体质点间的混和，即无返混现象。 u表示流体器内流速，L表示轴内距离 对于非等分子反应，需要按变容过程来考虑。 3.5.1 设计方程 但如果速率方程过于复杂，则往往需要用数值积分或下图的图解法求解方程。 例3-5-1 应用管径为D=12.6cm的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为 -rA=kCA；而k=7.8 × 109 exp [ -19220/T ]（s-1），原料为纯气体A，反应压力P = 5 atm（5×0.101325MPa）下恒压，T = 500 0C 恒温反应。 反应过程中压力恒定，要求A的分解率达到 0.9，原料气体的处理速率为FAO = 1.55 kmol / h，求所需反应器的管长L、停留时间t、空时τ（理想气体）。 如果将平推流反应器出口的产物部分地返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为循环操作的平推流反应器。 3.6 反应器型式与操作方法的评选 （3）1/（-rA）对xA 的曲线上线存在着极小值，自催化绝热操作的放热反应，当xA小于最小的1/（-rA） 值的xAM时，全混流最佳；若xA0大于xAM ，则具有（1)的特性，平推流或串联全混流；当xA0＜xAM而xA＞xAM时，全混流串平推流最佳，循环操作的平推流次之；平推流反应器；全混流最差。 d.若E主＞E副，应在高温，反之应在低温。 所以 3.5-2 变温操作的操作方程 在定常态下应有: 当 变温操作方程为 3.6-1单一反应的评选 1.反应器的选型 只考虑如何有利于反应速率的提高。 对于单一反应，反应速率和反应物浓度的关系可能有三种性状： （1） ，对于一切 n〈0的不可逆等温反应。 平推流，串联全混流的容积小。 (2) 1/（-rA）随XA的增大而单调下降，对于一切n〉0的不可逆等温反应。全混流为佳。 2.最优操作温度的选定 不可逆反应，尽可能提高温度。 可逆吸热反应，尽可能提高温度。 可逆放热反应，存在最优的操作温度。 对于 一级可逆反应，原料为纯物质A，恒容。 其中 （1）等温操作的最优温度 代入平推流设计方程 若固定V和v0，则xA为K和k的函数，对于给定τ=V/v0，可选定使xA，max时最大的操作温度。 （2）变温操作的最优温度分布 对于可逆放热反应，存在使反应速率最大的反应温度，Topt 对-rA对T求导 3.6-2复合反应 1.串联反应 上两式适用于平推流反应器或间歇式全混流反应器。 对于全混流反应器来说: 平推流优于全混流，k1=k2时两者偏差最大。 2.平行反应 ①对于单一反应组份的平行反应 a. φP随xA的增大而单调增长，应该无返混有利。 b. φP随xA的增大而单调下降，返混有利。 c. φP对xA曲线存在最大值，反应前期返混有利，后期不利。 ②对于 为提高产物P收率，应使SP增大。 a.如果a1＞a2 ， b1＞b2 ，应选择无返混反应器。 b.如果a1＜a2，b1 ＜b2 ，应采用本身返混最大的。 c.如果a1＞a2，b1 ＜b2 ，在高CA和低CB下有利P的反应，则在反应器后串接一个分离器提高P的收率。 * * SO3 Production Plant and Gas Treat