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第三章釜式反应器反应工程第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日间歇操作(batchreactor,BR)连续操作(continuousstirredtankreactor,CSTR)用途：绝大多数用作有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。操作方式：间歇、连续、半间歇第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日本章内容?釜式反应器的物料衡算通式?等温间歇釜式反应器的计算?连续釜式反应器的反应体积?连续釜式反应器的串联与并联?釜式反应器中复合反应的收率与选择性?变温间歇釜式反应器?连续釜式反应器的定态操作第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日:反应器进料的体积流量:反应器出料的体积流量:反应器进料中关键组分浓度:反应器出料中关键组分浓度:反应体积?假设反应器内物料温度均一反应器内物料浓度均一取整个反应体积作控制体积釜式反应器的物料衡算通式第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日釜式反应器的物料衡算通式其中：对反应物为负对产物为正?假设反应器内物料温度均一反应器内物料浓度均一在dt时间间歇内对整个反应器做关键组分i的物料衡算：第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日1.反应体积t为反应时间：装料完毕开始反应算起到达到一定转化率时所经历的时间。计算关键t0为辅助时间：装料、卸料、清洗所需时间之和。经验给定操作时间等温BR的计算2.反应器的体积：装填系数，由经验确定,一般为0.4～0.85第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日对非稳态操作，反应时间内：间歇釜式反应器物料衡算式则物料衡算通式变形为：3.反应时间的计算等温BR的计算恒容反应?单一反应第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日一级反应非一级反应反应时间相同?达到一定转化率所需的反应时间与反应器大小无关，只取决于动力学因素。?温度越高，速率常数k越大，则达到相同转化率所需的反应时间t越短。区别t与cA0无关t与cA0有关等温BR的计算第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日例：在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L，反应速率常数等于4.6L/(molmin)。试求乙酸乙酯转化率分别达到80％、90％和95％时的反应时间。解：得：XA=80%，t=43.5min；XA=90%，t=97.8min；XA=95%，t=206.5min第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日对各组分作物料衡算(恒容条件)：系统中只进行两个独立反应，因此，此三式中仅二式是独立的。对A：对P：对Q：?复合反应等温BR的计算3.反应时间的计算第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日组分浓度APQ反应时间等温BR的计算第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日平行反应物系组成与反应时间关系示意图即：任意时刻两个反应产物浓度之比，等于两个反应速率常数之比等温BR的计算第13页，共37页，星期日，2025年，2月5日将上述结果推广到含有M个一级反应的平行反应系统：反应物A的浓度为：反应产物的浓度为：反应时间确定后，即可确定必需的反应体积。等温BR的计算?复合反应第14页，共37页，星期日，2025年，2月5日?复合反应－连串反应对A作物料衡算：对P作物料衡算：等温BR的计算第15页，共37页，星期日，2025年，2月5日令：得：等温BR的计算连串反应组分浓度与反应时间关系示意图第16页，共37页，星期日，2025年，2月5日连续釜式反应器物料衡算式等温CSTR的计算对稳态操作，有：则物料衡算通式变为：?单一反应第17页，共37页，星期日，2025年，2月5日?空时与空速的概念：?空时：（因次：时间）空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。空速越大，反应器的原料处理能力越大。?空速：等温CSTR的计算第18页，共37页，星期日，2025年，2月5日对关键组分A有：对目的产物P有：对副产物Q有：三式中有两式独立，可解Vr、XA、YP三者关系?