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1 反应器基本理论

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第一章反应器基本理论

第一节理想反应器

一、基本反应器形式

反应器的种类很多,但最主要的为间歇操作搅拌釜,连续操作搅拌釜和管式反应器等。在药厂的反应器中,以间歇釜最为常用。

(一) 间歇釜

间歇釜:具有装置简单,操作方便灵活,适应能力强,基本上能适应与药厂生产的规模小,品种多,原料多,工艺条件复杂的实际情况,因此,间歇釜是药厂最常见的反应釜。

特点:1、物料一次加入,反应后一起排出。

2、如果搅拌良好,则釜内各点的T、C i基本一致。

3、釜内物料浓度(C i)和反应速度(r i) ,随时间而变化。

(二) 管式反应器

物点:1、物料从一端进,另一端引出。

2、反应时间是管长的函数t = t (?)

3、稳定物料,反应速度沿流动方向逐渐降低。

4、稳定操作时,管内某一点的物料浓度、温度、反应速度、压力等工艺参数,不随时间而发生变化。

(三) 连续反应釜

间歇釜、连续釜的设备结构是一致的,主要是工艺操作过程不同而致。

物点:1、反应器内各点的温度、浓度一致。

2、总体物料量进出平衡,出口物料中物料性质与釜内物料性质一致。

3、稳态时,釜内物料性质不随时间而变化。

除自催化反应外,连续反应不随时间而变化内的物料浓度与出料浓度一致,即物料浓度很低,因此,反应速度很慢,因此,需要更长的反应时间,或更大的反应器体积。多不随时间而变化串联的情况较为常见。

对于自催化反应,A + P 2 P,由于存在一个最大的反应速度,如果控制在此处进行反应,则所需的反应器体积为最小,连续釜式反应器,可以满足这一要求。

C Af C A* C A0(-r A)

二、返混

返混是连续操作反应器的固有流动物性,管式反应器和连续釜式反应器,均存在这一现象。

连续操作反应器的容积V R

平均停留时间τ=

物料的体积流量υ

即物料流径反应器所需的时间

(一) 年龄分布与返混

年龄分布指反应器内的物料

停留时间分布

寿命分布指反应器出口处的物料

年龄分布:物料从进入反应器的瞬间开始计算年龄,到所考虑的时间为止,反应器的物料,在反应器内的停留时间分布,即构成年龄分布。

不同年龄的物料粒子混在一起,即返混。

停留时间分布返混

间歇反应器:认为:物料一次加入,一起排出,不存在年龄分布,同样,不存在返混。 值得注意的是:管式反应器虽然在层流流动时,粒子之间不干扰,但管子中,存在着流速分布:管中心处流速最大,停留时间最短,最近管壁处,物料流速小,停留时间长,造成了停留时间分布 认为返混。返混是连续操作反应器中特有的现象。

寿命分布:物料粒子从进入反应器,到出反应器时的停留时间,即为寿命。 出口处,不同寿命的粒子混在一起,形成一定的分布 寿命分布。 在科研试验中,一般采用测定寿命分布的方法。

年龄分布和寿命分布存在着一定的关系,已知其中一种分布,即可求出另一种分布。 (二) 产生返混的原因

产生返混的原因主要有:1、涡流一干扰;2、速度分布;3、沟流;4、倒流;5、短路;6、死角。

(三) 返混对化学反应的影响

短:部分粒子未发生化学反应 收率 1、返混 停留时间不一

长:部分粒子进一步反应 副产品 质量 多数情况 -r A 反应器体积 V R 2、返混 反应物浓度下降

自催化反应

三、理想反应器

根据返混程度的大小,分成:平推流、全混流、中间流反应器。

平推流反应器(PFR ):不存在返混的一种理想流动型式,一般为细长反应器。其特点是:流体通过细长管道时,在与流动方向成垂直的截面上,各粒子的流速完全相同,像活塞平推一样(活塞流),不存在混合与扩散,不存在速度分布,不存在停留时间分布。当细长管式反应器,Re 很大时,可视为平推流瓜反应器。

全混流反应器(CSTR ):返混程度最大的一种理想流动型式。即:物料一进入反应器,即均匀分布于整个反应器中,包括在出口处的物料,反应器内物料的温度、浓度的工艺性质完全均匀一致,且和出口处一致。连续搅拌反应釜内的物料流动状况,近似于这种型式。 中间流:介于平推流和全混流之间。

第二节 等温等容过程的反应器容积

一、反应速度及其表达式

均相反应速度:单位时间,单位体积反应物料中的某一组分摩尔数的变化。 1A A dn r V d τ

±=±

?

A :生成物时,两边均取“+”;反应物时,两边均取“—”。 转化率:反应转化掉的量占原始量的分率。

00

1A A

A A A A n n n x n n -=

=-

∵ n A =n A0(1-x A ) ∴ dn A =-n A0dx A 代入(1-1)式,则有:

011()A A

A A n dx dn r V

d V

d τ

τ

-=-

?

=

?

化学反应速度与反应物的浓度和温度有关。

对于反应 A R 如果(-r A )= kC A ,则为一级反应。 k 为反应速度常数,与温度有关,一般符合 Arrhenius 公式:

/0E RT

k A e

-=

A 0:频率因子; E :活化能: R :气体常数 活化能E 是最重要的因素。 k 的单位与反应级数有关: 0 级反应: k : kmol ?m -3

?s -1

一级反应: k : s -1

二级反应: k : kmol -1?m 3?s-1

对于反应: aA + bB pP + sS 其速度方程式存在如下关系:

C A0 τ C A

二、间歇釜式反应器

特点:1、所有物料按一定比例,一次加入釜内,开动搅动,物料的温度和浓度基本一致。 2、配备夹套或/和蛇管,以控制反应温度。

3、反应达到要求后,将物料排出,完成一个周期。 适用:液相反应,液固相反应,连续鼓泡的气——液反应。 操作方便、灵活、适应性强,在精细化工领域最为常用。 (一) 反应时间(等温操作)

∵间歇釜内,各点和温度、浓度相同; ∴可对整个反应釜作物料A 的衡算。 微元时间(d τ)内反应掉组分A 的摩尔数 = …… A 减少的摩尔数 有: (-r A )?V ?d τ=-dn A =n A0?dx A ( ∵ n A = n A0? (1-x ) ) 02

2

00

11ln

(1)

1A x A

A A A A A A

dx x C k C x k

C x τ==

?

??--?

0()A A A n dx d r V

τ?=

-?

000

0()()A A x x A A A A A A n dx dx n r V

r V

τ?=

=-?-??

?

(1-6)

式(1-6)为间歇釜式反应器的基础设计式

对于液相反应,反应前后物料体积变化不大,即 V ≈ Const.

000

()

()

A A x x A A A A A A n dx dx C V

r r τ==--?

?

(1-7)

()()S A B P r r r r a

b

s p

--===

∵ 定容过程,同样有: C A =C A0(1-x A ), dC A =-C A0dx A , 代入(1-7),有: 0

()

A A C A C A dC r τ=--?

从(1-7)式中可以看出,只要C A0同,达到一定转化率所需要的时间,只取决于反应速度,与处理量无关。对同一反应,不管处理量多少,达到同样的转化率,工业生产与实验室中的反应时间是相同的,利用小试数据,可以进行反应釜的放大设计。

当反应速度(-r A )与转化率X A 或浓度C A 的关系已知时,反应时间τ可以从(1-7)或(1-8)计算而得,也可用图解积分法来计算,如图1-6。

反应速度式:

对于 0 级反应: (-r A )= k , 则: τ= -C A0?x A / k 一级反应: (-r A )= k ?C A = kC A0?(1-x A ), 则:

00

011ln

(1)

1A x A

A A A A

dx C k C x k

x τ==

??--?

二级反应: (-r A )= k ?C A 2= kC A02?(1-x A )2 则: 02

2

00

11ln

(1)

1A x A

A A A A A A

dx x C k C x k

C x τ==

?

??--?

(二) 反应器容积

在一个操作周期中,设反应时间为τ,加料、出料情况等辅助时间为τ′,则:每批操作所需时间为 τ+τ′

如果要求生产上平均单位时间处理的物料量为v ,则每批处理的物料量(即反应器的装料容积)V R = v (τ+τ′) 式中: τ 由式(1-7)、(1-8)计算,或实验测定,或图解积分求得。 τ′由生产过程的实际过程来确定,并给以一定的裕量。 v 由生产规定的产量来计算。 V R = v (τ+τ′)= v τ+v τ′

即:有效容积V R :由二部分组成。

v τ:完成反应所必需的容积,即反应容积。

v τ′:完成加料、出料、清洗等辅助操作所必需的容积,即辅助容积。 如果v τ小,v τ′相对较大,则辅助时间所占的比重较大,不宜采用间歇釜。 一般的液相反应,τ>>τ′(为几倍~几十倍),采用间歇釜,相对较为合理。 装料系数φ:(由于搅拌、泡沫等原因而引起) φ=V R /V T V T :反应器总容积 对不产生泡沫、不沸腾的液体:υ= 0.7~0.85 对同时沸腾、产生泡沫的液体:υ= 0.4~0.6

例1-1(P 11):苯醌(A )与环戊二烯(B )合成5,8-桥亚甲基-5,8,9,10-四氢-α-萘醌(R ),反应速度式为 (-r A )=k ?C A ?C B ,反应温度为25℃,k= 9.92*10-3m 3/kmol ?s ,起始浓度C A0= 0.08 kmol/m 3,C B0= 0.1 kmol/m 3,反应在良好搅拌的间歇釜中进行,容积变化可忽略,计算 1. x A =0.95时,需要的反应时间τ;2. 如果每小时生产0.05 kmol R ,τ′= 1 hr ,υ=0.8,求 V R 和V T ?

解:根据间歇釜的基础设计式(1-7):

000

()

()

A A x x A A A A A A n dx dx C V

r r τ=

=--?

?

∵(-r A )= k ?C A ?C B =k ?C A0? (1-x A ) ? (C B0-x A ?C A0) 代入之,有:

00

000(1)()

A x A

A A A

B A A dx

C kC x C x C τ=--??

001(1)()

A x A

A B A A dx k

x C x C =

--??

[]000

000

(/)ln /()1B A A A B A A B C C x C k C C x C ??

-=?

-??-??

3(0.10/0.080.95)0.08ln /9.9210(0.100.08)10.950.10--??

??=??-????-??

3

7.9110 2.20s hr τ=?=

本题中,反应A 的摩尔数和生成R 的摩尔数相等

(即:反应选择性为100%,原料回收率为100%。)

处理的物料量为:v = W/ (C A0?x A ) = 0.05/ (0.08?0.95) = 0.658 m 3/h 每批操作时间为:τ+τ′= 2.20 + 1.0 = 3.2 hr 有效容积:V R = v (τ+τ′) = 0.658 * 3.2 =2.106 m 3 反应器总容积: V T = V R /φ =2.106 / 0.8 =2.632 m 3

其中: v τ = 1.448 m 3 v τ′= 0.658 m 3

三、连续管式反应器(PFR )

当l /d 很大、Re 很大时,可近似作为平推流反应器,或活塞流反应器,物料粒子在管中没有返混,在同一截面上,各点的温度、浓度、反应速度均一致。 (一) 基础设计式

在一微元反应体积dV R 中,对A 组分进行衡算,有: 进入量 - 流出量 = 反应量 + 积累量

即:F A - ( F A + dF A ) = (-r A ) dV R + 0 kmol/s ∵ F A = F A0?( 1-x A ) ∴ dF A = -F A0?dx A 代入之,得 F A0?dx A = (-r A ) ?dV R

∵ V R = 0 时,x A0 = 0 ; V R = V R 时, x A = x Af , 对上述二边积分,有:0

()

R Af A V x R A x A A dV dx F r =

-?

?

在稳定操作时,F A0 = Const. 则上式为:

()

Af A x R A x A A V dx F r =

-?

(1-11)

如果进料体积流量为v 、浓度为C A0, 则F A0 = v ?C A0, 代入之,有:

0()

Af A x R A A x A V dx C v

r τ=

=-?

( 1-12 )

式1-11、1-12即为平推流反应器的基础设计式。

(二) 反应器容积 V R

在等容过程中,v = Const.,式(1-12)即为:物料在反应器中的平均停留时间 即:反应时间 即:每个粒子的停留时间。

又∵ x A = 1- C A /C A0, dx A = -dC A /C A0 , 代入式(1-12)中,得:

3

/14.61/0.818.26T R V V m

?=== 0

()

Af A C R A C A V dC v

r τ=

=--?

( 1-13 )

同样,式1-12、1-13可用图解法表示和求解。

0 x Af x A C Af (-r A )-1 C A0 面积S = V R /F A0 =τ/ C A0 面积S =τ=V R / v

现在,我们比较一下,式1-7和式1-12: 式(1-7): 000

()

()

A A x x A A A A A A n dx dx C V r r τ=

=--?

? ( for BR )

式(1-12): 0

0()

Af A x R A A x A V dx C v

r τ=

=-?

( for PFR )

即:在等容过程中,在相同的反应条件下,进行同一反应,达到相同的转化率,两者所需的停留时间是一样的,亦即,利用间歇反应器中的数据,可进行管式反应器的设计与放大。

例1-2:合成5,8-桥亚甲基5,8,9,10-四氢—萘醌,工艺条件与例1-1相同,求平推流反应器的容积。

解:由式1-12得:

与间歇釜式反应器容积相同,但间歇反应釜中存在着装料系数和辅助时间,所以总的反应器体积要大得多。

1.2.4 连续釜式反应器(CSTR )

全混釜的特点:1、物料一进入反应器,就立即与器内物料均匀混和。

2、釜内物料的温度、浓度等参数,与出口处的物料参数相同,包括反应速度、转化率等。

F A0 C A0 v F Af C Af x Af V R C A x A 对整个全混釜作物料 A 的衡算,有: 进入量 – 出去量 = 反应量 + 累积量

F A0 – F Af = (-r A )?V R + 0 kmol/s

全混釜一般用于L — L 、L — S 相反应,多数情况下可作恒容处理,即:ρ= Const .。 则有: v ?C A0 – v ?C Af = (-r A )?V R ,得到:

0()A A

R A C C V v r τ-=

=

- ( 1-14 )

0()

A A R A C x V v

r τ?==- ( 1-15 )

式1-14、1-15的图解,如图1-10所示。

式1-14、1-15,即为全混釜的基础设计式。可计算达到规定X A 或C A 时所需的V R 和τ。 O 级反应:(-r A ) = k , τ = V R / v = C A0?x A / k 一级反应:(-r A ) = k ?C A , 00(1)(1)A A R A

A A

A C x V x v kC x k x τ?=

=

=

-- 二级反应:(-r A ) = k ?C A 2 = k ?C A0 2 (1-x A )2 , 2

0(1)

R A

A A V x v

kC x τ=

=-

例1-3:在全混釜中,进行合成5,8-桥亚甲基-5,8,9,10-四氢—萘醌,求VR 。(反应条件,与产量与例1-1相同) 解:由式1-15得: 00000()

(1)()

A A A A

R A A A B A A C x C x V v r kC x C x C τ=

==

---

3

0.08

0.95

9.92

100.08(1

0.95)(0.10

0.95

0.08)

τ-?=

??

?-?-?

7980522.17

s h r τ== 3

0.65822.1714.61R V v m τ

=?=?= 3

/14.61/0.818.26

T R V V m ?===

与例1-1、1-2相比较,同一反应,达到同样的转化率和产量,连续反应釜需要的容积,较管式反应器或间歇反应釜大得多。主要原因是物料浓度较低,反应速度慢而致。 如果x A ↗,则C Af ↘、(-r A )↘、V R ↗↑。

在此情况下,一般采用多釜串联的方法来解决。

1.2.5 多釜串联反应器 (CSTRs )

对第i 釜,A 组分进行物衡算,有: 进入量 — 离开量 = 反应量 + 积累量 对于液相反应,ρ、v = Const. , 则有: v ?C A,i-1 - v ?C Ai = (-r A )?V R,i 即:

)

(1Ai Ai

Ai Ri

i r C C v

V --=

=

-τ ( 1-16 )

或 0,1()

/()

A A i Ai i Ri A i C x x V v r τ--==

- (1-17 )

式(1-16)、(1-17)即为多釜串联反应器的基础设计式。

在多釜串联中,前一釜的出料 = 后一釜的进料量,利用上式进行逐釜计算。 如果:等温等容的一级反应,

则 (r Ai ) = k i C Ai 代入(1-16)式,得:

,1A i Ai

R i i i Ai

C C V v

k C τ--=

=

即: k i C Ai τi = C A,I-1 - C Ai 0(1)

A A N N

C C k τ=

+ ( 1-18 )

从式(1-18)中可见,已知i 釜的进料浓度与物料在i 釜中停留时间,即可确定i 釜的出料浓度 各釜的反应组分A 的浓度。 第1釜: 01111A A C C k τ=

+ 或

10

11

11A A C C k τ=

+

第2釜:1211

1A A C C k τ=+ 或

21

22

1

1A A C C k τ

=

+

第N 釜:,11A N A N N N

C C k τ-=

+ 或

,111AN A N N N

C C k τ-=

+

上述各式相乘,即:

3120

1

2

,1

11

22

111111A AN A A A A A A N N N

C C C C C C C C k k k τττ-?

?

???

=

?

???

+++

即:

1

1

1N

AN i A i

i

C C k τ

==

+∏ ( 1-19 )

∵ 00

1A AN

AN A A A C C C x C C -=

=-

∴ 1

111N

N i i i

x k τ==-+∏

( 1-20 )

如果各釜的容积相等,即 V Ri = Const.,v = Const., ρ、T = Const. 则: ki = Const. 则有: 0(1)

A A N N

C C k τ=

+ ( 1-21 )

11(1)

N N

x k τ=-

+ ( 1-22 )

一般情况下,在多釜串联中,为了提高后续釜的生产能力,常采用升高反应温度的方法,使得k i 发生变化,不再为定值。

例1-4:两釜串联反应,生产5,8-桥亚甲基-5,8,9,10-四氢—萘醌,第1釜中苯醌的转化率为80%,其它条件与产量均同例1-1,求二釜所需的容积V R1和V R2。 解:x A1 = 0.80, x A2 = 0.95, C A0 = 0.08, C B0 = 0.10 由式(1-17)得:0111()

A A R A C x V v r τ=

=-

13

0.08

0.8

9.92

100.08(1

0.80)(0.1

0.80.08)

τ-?=

??

?-?-?

τ1 = 11200 s = 3.113 hr V R1 = v ?τ 1 = 0.658* 3.113 = 2.05

m 3

021

223

2()0.08(0.950.08)

()

9.9210

0.08(10.95)(0.100.950.08)

A A A R A C x x V v

r τ--?-=

=

=

-???-?-?

τ2 = 12600 s = 3.50 hr

V R2 = v ?τ 2 = 0.658* 3.50 = 2.30 m 3

总有效容积: V R = V R1 + V R2 = 2.05 + 2.30 m 3 对例1-1 ~ 1-4 进行小结:

全混釜所需的VR 最大,平推流VR 最小。 (对于非自催化反应,一般如此。)

1.3 反应器型式和操作方式的选择

1.3.1 简单反应

1.3.1.1 间歇反应器(BR)与平推流反应器(PFR )

虽然达到要求的V R 相同,但间歇釜存在辅助时间τ′和装料系数υ,所以总反应器体积V T 较大。

对于τ小、而τ′相对较长的反应,以PFR 为宜。 1.3.1.2 间歇釜(V B )~ CSTR (V C )

对于一级反应,则有:

11(

ln

')/

1(1)b A c

A

A V x V k

x k x τ=+--

要使 V C ≤V B , 则必须

11ln

'1(1)

A

A

A x k x k x τ+>

--

即: 1

1

'(

ln

)11A

A

A

x k x x τ>

--- (1-23)

亦即,只有当τ′足够大时,采用CSTR 较合适。

例1-5:某一级反应,k = 1.0 min -1

,希望x A = 0.90,在相同的产量要求下:(1)、忽略辅助时间;(2)、τ′=5 min ;(3)、τ′=10 min 时,求 V b /V c ? 解: (1):τ′=0 min 时,

1l n 10

l n ()/()0.256

119

b

A c A A V x V x x ===-- (2):τ′=5 min 时,

ln(1)

(

')/

(1)

b A A c

A V x x V k

k x τ--=+-ln(10.9)

0.9(

5.0)/

0.8111.0

1.0(10.9)

--=+=-

(3):τ′=10 min 时,

2.310.0

1.3679

b c

V V +=

= 当τ′=6.67 min 时,V b = V c 。

即:当τ′大时,采用CSTR 较合适。

例1-6:在例1-5中,如果 k = 10 min -1,按同样条件,计算V b /V c ? 解:(1):τ′=0 min 时, V b /V c = ln10/9 = 0.256

(2):τ′=5.0 min 时,V b /V c = 5.81 (3):τ′=10.0 min 时,V b /V c = 11.36 即对于快速反应,采用CSTR 较为合适。 x A

1.3.1.3 CSTR 和PFR 全混釜的容积效率 η:

η = V p /V c = PFR 所需的容积/ CSTR 所需的容积 从CSTR 和PFR 的计算式中,可得: O 级反应:η0 = 1.0 一级反应:111ln

1A

A

A

x x x η-=

-

二级反应:η2 = 1- x A

除O 级反应外,对于一级和二级反应,有:x A ↑,η↓; x A →1.0, η→0

1.3.1.4 CSTR ’S 和PFR

O 级反应,η0 = 1.0 ; 而二级反应,则极度为复杂。

在这里,主要介绍一级反应,而且,在CSTR ’s 中,V R 、T = Const.

则每一釜的停留时间 1

1(

)1

1N A N

i x k

τ--=

总停留时间 1

1()11N A N t i N x N k

ττ??-??

-??

=?=

则: 1

1

1

11ln(

)

ln

1111

()1/()111A

A

t

N N A N A N k

x x N k N x x τητ--=

=

=

????--????--????

( 1-24 )

从(1-24)式中:看到,η与N 有关。

通过计算,并作图,得 Fig. 1-14

当N ↑时,η↑; 当 N →∞ 时,即为平推流反应器。 在实际生产中,一般 N ≤ 4。

1.3.1.5 反应器型式选择的几条原则:

1、O 级反应:任何型式反应器均可以,但间歇釜存在τ′和υ;

2、反应级数n 大、x A 高时:如果热效应不大,则PFR 合适。如果热效应大,则CSTR ’s 或间歇反应釜合适;

3、液相反应:k 小、(-r A )小时,

BR 4、气相或液相反应:k 大、(-r A )大时,→ PFR ; 5、液相反应:n 小、x A 小时,→ CSTR ; 自催化反应: → CSTR 。

1.3.2 复杂反应

复杂反应: 1、要用几个动力学方程式来描述;2、反应产物有几种,之间存在一个分布问题。

此时反应器的型式和操作方式的选择依据:目的产物的收率要高,亦即反应的选择性要好。

1.3.

2.1 平行反应

R (目的产物) A

S ( 副产物 )

速度方程式,分别为:r R = k 1C A a1,r S = k 2C A a2

则反应选择率:r R /r S = k 1C A a1

/ k 2C A a2 =

k 1/k 2?C A a1-a2

当T 一定时,k 1、k 2 = Const. , 为了使 r R /r S 大,则 C A a1-a2 大; → 如果 a 1 > a 2 时,则 C A ↑,r R /r S ↑ → BR 、PFR ; x A ↓; 高C A 。

如果 a 1 < a 2 时,则 C A ↓,r R /r S ↑ → CSTR 、且x A 大;部分物料循环或稀释,使C A ↓。 如果 a 1 = a 2 时,则 r R /r S = k 1/k 2 = Const . ,反应器型式不影响R 的收率,此时要依靠改变反应温度或/和催化剂来提高R 的收率。

如对于

R (目的产物) A + B

S ( 副产物 )

反应速度方程式,分别为:r R = k 1C A a1C B b1,r S = k 2C A a2 C B b2

则反应选择率:r R /r S = k 1C A a1 C B b1/ k 2C A a2 C B b2 = k 1/k 2?C A a1-a2 C B b1-b2

当T 一定时,k 1、k 2 = Const. , 为了获得高的 r R /r S ,则可按表1-3来选取合适的操作方式。

表1-3 平行反应操作方式的选择

反应级数的大小 对浓度的要求 合适的操作方式

a 1>a 2,

b 1>b 2 C A 、C B 均高 A 、B 同时加入到BR 、CSTR 、CSTR ’s 中 a 1>a 2,b 1

3. 将B 分成多批加入到BR 中。 a 1b 2 C A 低、C B 高 同上,但将A 、B 对换

a 1

b 1

1.3.

2.2 连串反应

如: A ——→ R ——→ S

如果速度为: r R = k 1C A - k 2C R , r S = k 2C R 则选择率为:

121221R A R

A S

R

R

r k C k C k C r k C k C -=

=-

R 为目的产物时: 则r R /r S 大,→C A 大、C R 小,→ BR 、PFR 、或者 CSTR ’s S 为目的产物时, 则r R /r S 小,→C A 小、C R 大,→ CSTR 另外,R 为目的产物:

如果 1、k 2 >> k 1,则采用较低的单程转化率( x A 小),分离R 后,循环使用A 。 2、k 2 << k 1,则x A 高,以减轻分离R 的负担。

1.3.

2.3 连串—平行反应

如: A + B → R ; R + B → S ; S + B → T

对A 来说,是平行反应,即 :

对B来说,是平行反应,即:

工业上的实例不少,如苯+ Cl2→多氯代苯

甲苯硝化→多硝基甲苯

苯+ 乙烯→多乙基苯

其主要的要点,是对目的产物,进行各物料浓度的分析,然后,确定合适的反应器。

我们可以关注一下P22 (Fig 1-15),“各种操作方式的比较”。

1.3.3 全混釜与管式反应器的配合使用

当反应速度随反应物浓度变化出现最大值时,最好先用全混釜使反应在反应速度最大的浓度下进行,然后再用管式反应器使反应达到最终转化率,这样可使反应器需要的容积最小。对于像自催化反应:A + R →R + R

产物R起到催化作用,因此反应速度如图所示。

从开始↗结束,(-r A) ↗,→(-r A) max,→(-r A) ↘

在C A0 ~ C A max采用CSTR,在C A max ~ C Af 采用PFR,则V t最小。

例1-7:

催化反应:A + R →R + R 的的反应速度为(-r A)= -dC A/dτ= k1C A C R,k = 1.512 m3/(kmol?h),进料流量为1m3/h,进料中反应物的浓度为C A0= 0.99 kmol/m3,C R0= 0.01 kmol/m3,要求A的最终浓度降为0.01kmol/m3,求:(1)、反应速度最大时的浓度C A max;(2)、采用单个全混釜需要的容积;(3)、采用管式反应器需要的容积;(4)、采用全混釜与管式反应器串联需要的容积。

解:

(1)、求C A max

∵(-r A)= k1C A C R =kC A[C R0+(C A0-C A)]

在C A max处,有:d(-r A)/dC A = 0,得:

C A max = (C R0 + C A0)/ 2 = ( 0.99 + 0.01 )/2 =0.5 kmol/m3

(2)、求全混釜容积V R

由式(1-14)得:

3

000()1(0.990.01)65.5()

1.5120.01(10.01)

A A R A R A A v C C V m kC C C C -?-=

=

=+-??-

(3)、 求管式反应器容积 V R

由式(1-13)得:

1()

(1)

Af

Af

A A C C A A R C C A A A dC dC V v r k

C C =-=-

--?

?

∵ 从 C A0 →C A max 与从C A max →C Af 是对称的,所以:

max

0max 0

max

122ln(

)(1)1A A C A A A R C A A A A C C dC V k C C k

C C -=-

=

?

--?

3

20.9910.5ln(

) 6.081.512

10.99

0.5

R V m -=

?

=-

(4)、 求二种反应器串联需要的容积 V R

全混釜容积,

3

0max 1max max ()1(0.990.5) 1.30(1)

1.5120.5(10.5)

A A R A A v C C V m kC C -?-=

=

=-??-

管式反应器容积, 3

0m a x 20m a x 11

10.9910.5

l n ()l n ()3.0

411.51210.990.5

A A R A A C C V m k C C --=

?=?=-- 总容积为: V R = V R1 + V R2 = 1.30 + 3.04 = 4.34 m 3

所以, 全混釜与管式反应器串联需要的反应容积为最小。

在本题中,如果以C A0 = 1.00 kmol/m 3,x A0 = 0.01,x Af = 0.99来计算,同样方便。

1.4 停留时间分布及其测定

停留时间分布:RTD (Remain Time Distribution),又称:τ分布。

在实际的反应器中,存在着或多或少的返混,其返混程度,用停留时间分布来描述。τ分布是连续式反应器设计和放大中必须考虑的因素之一。

1.4.1 停留时间分布的数学描述 1.4.1.1 分布密度函数与分布函数

引子:在某一连续式反应器中,在稳定时,突然加入100颗白色粒子,同时,在出口处检测白色粒子的流出状况,如表1-4所示。

表1-4 停留时间分布的检测 停留时间范围 τ→Δτ 分率 ΔN/N E (τ) 出口处白色粒子数τ→Δτ F (τ)

从表1-4,我们得到 ΔN ~τ、 E(τ) ~τ、 F(τ) ~τ三个图:

τ分布直方图 τ分布密度函数

τ分布函数

τ min τ τ+d τ d τ E(τ)

如果采用白色流体作示踪指示剂,连续检测出口处白色液体的浓度,这样,Δτ很小, →一条连续的分布曲线,曲线下的微元 E(τ) ?d τ 表示停留时间介于 τ~ τ+Δτ 之间的红色液体占进样量的分率:E(τ) 即为τ分布密度函数, s -1、 min -1。 有:

()1E d ττ∞

=?

(1-25)

如果停留时间从 0 ~τ 范围内的物料,占进料中的分率,以表示 F(τ)表示,有: 0

()()F E d τ

τττ=

?

(1-26)

F(τ) 即为: 停留时间分布函数。

有: τ= 0时,F(τ) = 0 ;τ= ∞时,F(τ) = 1 ; 式(1-26)左右二边对τ求导,则有:

()

()dF E d τττ

= (1-27)

式(1-26)、(1-27),即为E(τ) ~ F(τ)的基本关系式。

E(τ) ~ F(τ)的关系 如Fig 1-19所示:

()dF Slope d ττ

=

()E d τ

ττ?

1.4.2 分布函数的特征值

常见的统计特征值为:平均停留时间和方差。 平均停留时间:

00

1.0

()()()E d E d E d τττ

ττττττ∞∞∞

→?=

=

???

?

(1-28)

如果是实测数据,也可以直接采用离散型数据进行计算,计算方法如下: 1.0

()()i

i

i

i

i

i i

E E ττττττ

→???=

??∑∑ (1-29)

用数学期望求得的τ,与用V R /v 表示的τ比较,其结果更能代表实际情况。

方差:

离散平方的平均值 → 表示随机变量取值的分散程度。

2

2

2

1.0

()()()()()E d E d E d τττττ

σττττττ∞∞∞=-=

=

-?

?

?

2

2

0(2)()E d ττττττ∞

=-?+?2

2

1.00

()2()()E d E d E d τττττ

ττττ

ττ∞

∞→→=

-+?

?

?

2

2

()E d ττττ∞

=

-?

(1-31)

如果用实测数据,则有:

2

.12

2)()(ττττττσ

-??∑??∑=

→i i i i i i i x

E E (1-32)

στ2大,τ分布分散,返混越严重。

Fig 1-20 不同方差的τ分布曲线示意图 δ2大 δ 2

小 δ 2 =0 E(τ) τ A

τ

B τ

C τ τ τ

2

2

2

0A

B C

τττδ

δ

δ

>>≈

2

σ 2τσ

1.4.1.3 以无因此时间表示的停留时间分布 令:ττθ= θ:无因次停留时间 有: ττθd d = (1)、 平均停留时间θ: 1==ττθ (2)、 E (θ) 和F (θ)

有: E (θ) d θ = E (τ) d τ

∵ ττθd d = ∴ 有:)()(ττθE E ?= (A ) 又 ∵ 0

()()()()F E d E d F θ

τ

θθθτττ=

=

=?

?

∴ F (θ) = F (τ) (B ) 且:

()() 1.0E d E d θθττ∞

=

=??

(C )

(3) 方差 δ

2

2

2

2

00

()()(1)()E d E d δθθθθθθθ∞

=

-=

-?

?

2

()2()()E d E d E d

θθθθθθθθ∞

=

-+?

?

?

又 ∵ 0

1

()()()1E d E d E d ττθθθττττττ

τ

τ

∞∞

∞==

=

=??

?

∴ 2

2

2

2

1

(

)()21()1E d E d τδ

ττττττ

τ

∞∞=

-+=

-?

?

即 2

2

22

2

()E d ττδττττ

δ∞

=

-=?

即: 2

2

2

τ

σσ

τ=

(1-34)

对于PFR σ 2 = 0;对于CSTR δ 2 = 1.0; 对于中间流 0 <δ 2 < 1 δ2评价τ分布的离散度要比δτ

2

明确,它可以定量描述反应器的返混程度。

1.4.2 停留时间分布的测定 1.4.

2.1 脉冲法: 测E (τ)

当设备内物料流动达到稳定状态后,在某个瞬间将示踪剂一次注入进料中,同时开始分析出口物料中示踪剂浓度的变化。

连续操作反应器

V R M 0 示踪剂 v 检测 A

Fig 1-21 脉冲法测定 E (τ)

a. 脉冲注入

b. 出口响应 0 τ C (τ) C 0 M 0 在 τ→τ+d τ时间内,流出物料占进料分率,即: 0(

)()dN E d N

ττ=

在 τ→τ+d τ时间内,示踪剂占进料分率,即:10

()(

)dN vC d N M ττ=

因为M 0很少,加入后不会影响原来的流况,即有

( dN /N )物料 = (dN / N )示踪剂

()()vC d E d M ττττ=

即: 0

()()vC E M ττ=

(1-35)

式1-35中,M 0: 为加入示踪剂的量g ;

v :为物料的体积流量m 3/s 。

0.8080

()()0.01()v E C C M τττ→→=

=

1.4.

2.2 阶跃法: 测F (τ)

在稳定流况下,某瞬间(τ= 0)将物料(流体Ⅰ,不含示踪剂)突然切换成含示踪剂浓度为C 0的物料(流体Ⅱ),并保持流动状况不变,检测出口处示踪剂的浓度,→ F(τ)曲线,如 Fig 1-22所示。

Fig 1-22 阶跃法测定 F (τ)

a. 阶跃注入

b. 出口响应 0 1 τ C (τ) g / L C / C 0 M 0 ∑

Σ

示踪剂阶跃输入信号 示踪剂出口信号

在切换后的τ秒时,出口流体中寿命小于τ的物料(流体Ⅱ)所占的分率为F (τ),则寿命大于τ的物料(流体Ⅰ)所占的分率为 1-F (τ),所以有:

流体Ⅱ?F (τ) + 流体Ⅰ?[1-F (τ)] = 出口流体 示踪剂的τ分布与物料相同,∴ 对示踪剂有:

v ?C 0 ?F (τ) + v ?0? [ 1 - F (τ) ] = v ?C (τ)

得到: F (τ) = C (τ) / C 0 (1-36) 从式(1-36),即可由实验数据计算F (τ)。

例1-8:某反应器,V R = 12 L ,v = 0.8L/min ,进口处,用脉冲法注入示踪剂80g ,在出口处测得示踪剂浓度变化如表1-5所示。求各个时刻的E(τ)、F(τ),作出曲线,并计算τ、δ

τ

2

及δ2的值。

min -1 τ?E τ2?E 0()()/F C C ττ=θ E(θ) 相当于: N= 1/δ2 = 1/0.211 = 4.74个全混釜串联而成。

例1-9:(大家自学,自己领会一下)

1.5 流动模型与停留时间分布的应用

1.5.1 理想流动模型 1.5.1.1 平推流

平推流是管式反应器中流体高度湍流时的一种合理的简化模型。 在平推流模型中,所有物料粒子的停留时间都等于平均停留时间。 平推流模型的E(τ)和F(τ),如 Fig 1-28所示:

UASB反应器的原理

UASB反应器的原理 升流式厌氧污泥床(UASB)反应器是由Lettinga在七十年代开发的。图2是UASB反应器及其设备的示意图。废水被尽可能均匀的引入到UASB反应器的底部,污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程,反应产生的沼气引起了内部的循环。附着和没有附着在污泥上的沼气向反应器顶部上升,碰击到三相分离器气体发射板,引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面,气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。一些污泥颗粒会经过分离器缝隙进入沉淀区。UASB反应器包括以下几个部分:进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器(图2)。如果考虑整个厌氧系统还应该包括沼气收集和利用系统。在UASB反应器中最重要的设备是三相分离器,这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。 2、反应器的池体几何形状 第一个生产性的UASB反应器(200m3)和在圣保罗CETESB处理生活污水的中试厂(1 20m3)具有特殊的形状,即上部的(沉淀池的)截面积大于下部反应区的截面积(图3a)。较大表面积的沉淀器的水力负荷较低,有利于保持反应器内的污泥,对于低浓度污水尤为重要。但是对于高浓度污水,有机负荷比水力负荷更重要,因此沉淀池截面没有必要设计为较大的表面积(图3b)。但是实际上不论是在建的或已投入运转的大部分生产规模的UASB反应器,在反应器的反应和沉淀部分是等面积的(图3c所示)。建筑直壁的反应器比斜壁的具有较大(或较小) 沉淀池的反应器在结构上更加有利。因此,以下仅讨论直壁的UASB反应器。 从反应器的形状有矩形和圆形这两种反应器,已大量应用于实际中。圆形反应器具有结构较稳定的优点,同时对于圆形反应器在同样的面积下,其周长比正方形的少12%。所

化工基础第六章工业反应器91905

第6章工业化学反应过程及反应器 概述 1.工业化学反应过程的特征 在化工生产中,大部分都包含化学反应,而化学反应有关的工序的设计问题,都是属于化学反应工程学的问题。 化学反应工程的概念是在1957年第一次欧洲化学反应工程会议上首先提出的。六十多年来,化学反应工程得到了迅速的发展,逐步形成了一门独立的学科,成为化学工程的一个分支。化学反应工程学,它是以工业反应器为主要对象,研究工业规模的化学反应过程和设备的共性规律的一门学科。 大家知道,化工产品的生产都涉及到化学反应工程,然而化学反应过程,特别是在工业规模下进行的化学反应过程,其影响因素是错综复杂的,它不仅受化学热力学和化学动力学的制约,还与化学反应器的类型、结构和尺寸有很大的关系。 实践证明,同一化学反应在实验室或小规模进行时可以达到相对比较高的转化率或产率,但放大到工业反应器中进行时,维持相同反应条件,所得转化率却往往低于实验室结果,其原因有以下几方面: ①大规模生产条件下,反应物系的混合不可能像实验室那么均匀。 ②生产规模下,反应条件不能像实验室中那么容易控制,体系内温度和浓度并非均匀。 ③生产条件下,反应体系多维持在连续流动状态,反应器的构型以及器内流动状况、流动条件对反应过程有极大的影响。工业反应器内存在一个停留时间分布。 工业反应器中实际进行的过程不但包括化学反应,还伴随有各种物理过

程,如热量的传递、物质的流动、混合和传递等,这些传递过程显著地影响着反应的最终结果,这就是工业规模下的反应过程。 2.化学反应工程学的任务和研究方法 化学反应工程学研究生产规模下的化学反应过程和设备内的传递规律,它应用化学热力学和动力学知识,结合流体流动、传热、传质等传递现象,进行工业反应过程的分析、反应器的选择和设计及反应技术的开发,并研究最佳的反应操作条件,以实现反应过程的优化操作和控制。①改进和强化现有的反应技术和设备,挖掘潜力②开发新的技术和设备。③指导和解决反应过程开发中的放大问题。④实现反应过程的最优化。⑤不断发展反应工程学的理论和方法。 化学反应工程学有着自身特有的研究方法。在一般的化工单元操作中,通常采用的方法是经验关联法,例如流体阻力系数、对流传热系数的获得等等,这是一种实验-综合的方法。但化学反应工程涉及的内容、参数及其相互间的影响更为复杂,研究表明,这种传统的方法已经不能解决化学反应工程问题,而采用以数学模型为基础的数学模拟法。 所谓数学模拟法是将复杂的研究对象合理地简化成一个与原过程近似等效的模型,然后对简化的模型进行数学描述,即将操作条件下的物理因素包括流动状况、传递规律等过程的影响和所进行化学反应的动力学综合在一起,用数学公式表达出来。数学模型是流动模型、传递模型、动力学模型的总和,一般是各种形式的联立代数方程、微分方程或积分方程。 建立数学模型的过程采用了分解-综合的方法,它将复杂的反应工程问题先分解为较为简单的本征化学动力学和单纯的传递过程,把两者结合,通过综合分析的方法提出模型并用数学方法予以描述。

化工基础第六章工业反应器

第6章工业化学反应过程及反应器 6.1 概述 1.工业化学反应过程的特征 在化工生产中,大部分都包含化学反应,而化学反应有关的工序的设计问题,都是属于化学反应工程学的问题。 化学反应工程的概念是在1957年第一次欧洲化学反应工程会议上首先提出的。六十多年来,化学反应工程得到了迅速的发展,逐步形成了一门独立的学科,成为化学工程的一个分支。化学反应工程学,它是以工业反应器为主要对象,研究工业规模的化学反应过程和设备的共性规律的一门学科。 大家知道,化工产品的生产都涉及到化学反应工程,然而化学反应过程,特别是在工业规模下进行的化学反应过程,其影响因素是错综复杂的,它不仅受化学热力学和化学动力学的制约,还与化学反应器的类型、结构和尺寸有很大的关系。 实践证明,同一化学反应在实验室或小规模进行时可以达到相对比较高的转化率或产率,但放大到工业反应器中进行时,维持相同反应条件,所得转化率却往往低于实验室结果,其原因有以下几方面: ①大规模生产条件下,反应物系的混合不可能像实验室那么均匀。 ②生产规模下,反应条件不能像实验室中那么容易控制,体系内温度和浓度并非均匀。 ③生产条件下,反应体系多维持在连续流动状态,反应器的构型以及器内流动状况、流动条件对反应过程有极大的影响。工业反应器内存在一个停留时间分布。 工业反应器中实际进行的过程不但包括化学反应,还伴随有各种物理过

程,如热量的传递、物质的流动、混合和传递等,这些传递过程显著地影响着反应的最终结果,这就是工业规模下的反应过程。 2.化学反应工程学的任务和研究方法 化学反应工程学研究生产规模下的化学反应过程和设备内的传递规律,它应用化学热力学和动力学知识,结合流体流动、传热、传质等传递现象,进行工业反应过程的分析、反应器的选择和设计及反应技术的开发,并研究最佳的反应操作条件,以实现反应过程的优化操作和控制。①改进和强化现有的反应技术和设备,挖掘潜力②开发新的技术和设备。③指导和解决反应过程开发中的放大问题。④实现反应过程的最优化。⑤不断发展反应工程学的理论和方法。 化学反应工程学有着自身特有的研究方法。在一般的化工单元操作中,通常采用的方法是经验关联法,例如流体阻力系数、对流传热系数的获得等等,这是一种实验-综合的方法。但化学反应工程涉及的内容、参数及其相互间的影响更为复杂,研究表明,这种传统的方法已经不能解决化学反应工程问题,而采用以数学模型为基础的数学模拟法。 所谓数学模拟法是将复杂的研究对象合理地简化成一个与原过程近似等效的模型,然后对简化的模型进行数学描述,即将操作条件下的物理因素包括流动状况、传递规律等过程的影响和所进行化学反应的动力学综合在一起,用数学公式表达出来。数学模型是流动模型、传递模型、动力学模型的总和,一般是各种形式的联立代数方程、微分方程或积分方程。 建立数学模型的过程采用了分解-综合的方法,它将复杂的反应工程问题先分解为较为简单的本征化学动力学和单纯的传递过程,把两者结合,通过综合分析的方法提出模型并用数学方法予以描述。

论述化学反应器的分类和化学反应的基本类型

论述化学反应器的分类和化学反应的基本类型 <一>化学反应的基本类型 摘要 一提到化学反应类型,不少学生都认为是“化学反应基本类型”,答案只能在化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应四种情况里选一种,除此之外的答案都是错的,这给学生带来很大困惑。本文探讨了“化学反应基本类型”的本质和局限性,并探讨了复分解反应的两个疑难问题。本文还详细介绍啦化学反应器的分类,让大家更详细的了解到在化学应用中化学反应器的分类 关键词;化学反应器化学反应基本类型原理 一、问题的提出 化学反应的基本类型有四种,即化合反应,分解反应,置换反应,复分解反应。在对化学反应进行分类时,学生常遇到以下困惑: 1.氧化还原反应、中和反应等反应为什么不属于反应基本类型? 2.有很多反应为什么没有相应的反应基本类型? 3.非金属氧化物与碱的反应为什么不属于复分解反应? 4.碳酸盐与酸的反应被认为是复分解反应,这是为什么? 对于这些问题,机械地利用概念来解释,缺乏说服力,而且第四个问题用概念无法解释,因为复分解反应的概念是两种化合物相互交换成分,生成另外两种化合物的反应,第四种反应有三种化合物生成。 欲解决这些问题,需要弄清楚“反应基本类型”内涵和外延。 二问题的解决 (一)探究所描述的化学反应信息 从具体实例来探究“反应基本类型”所描述的化学反应信息。 1. 3Fe+2OFeO,化合反应——几种成分(Fe和O)结合在一起。 2. 2Fe(OH)=FeO+3HO,分解反应——结合在一起的几种成分(Fe、O、H)分开。 3. Fe+CuSO=FeSO+Cu,置换反应——一种成分(Fe)替换另一种成分(Cu)。 4. 2Fe(OH)+6HCl=2FeCl+6HO,复分解反应——正价态成分(Fe和H)或负价态成分(OH 根和Cl)相互交换。 四种基本类型都是通过成分组合方式的变化来描述化学反应过程的,这就是“反应基本类型”的内涵。而氧化还原反应是通过电子的转移来描述化学反应过程的,中和反应是通过酸碱性的相互消除来描述化学反应过程的,它们的内涵与“反应基本类型”不相符合,所以都不把它们列入“反应基本类型”的范畴。 (二)反应基本类型外延 “反应基本类型”的外延只有四种,面对纷繁复杂的化学反应,这样的外延太窄了,部分反应特别是很多的有机化学反应被排除在“反应基本类型”之外。如同很多观众到了一个小剧场,位子不够,一部分人无法对号入座。所以像这样的情况,并不意味着它们根本上没有相应的反应类型,只是目前还不能对它们变化的特点进行恰当描述罢了。 查现代汉语词典,“基本”的含义有:①根本:人民是国家的~。②根本的:~矛盾。③主要的:~条件∣~群众。④大体上:大坝工程已经~完成。用“基本”来修饰反应类型,是哪种含义呢?是“根本”(最重要的意思)的反应,其它反应都不重要?是“主要的”反应,其它反应都是次要的反应?无论选择那种含义,都不合适。

化学反应工程反应器的分类

依据反应器的操作方法,可分为: 间歇式反应器(Batch reactor) 连续式反应器(Continuous reactor) 半间歇式反应器(Semi-batch reactor) 依据反应器的热力学条件,可分为: 等温反应器(Isothermal reactor) 非等温反应器(Nonisothermal reactor)绝热式反应器(Adiabatic reactor) 非绝热式反应器(Non-adiabatic reactor) 依据反应器外型与结构,可分为: 槽(釜)式反应器(Tank reactor) 管式反应器(Tubular reactor) 塔式反应器(Column reactor) 依据反应物料的相态,可分为: 均相反应器(Homogeneous reactor) 非均相反应器(Heterogeneous reactor) 依据反应物料流动特性,可分为: 塞流反应器(Plug flow reactor) 层流反应器(Laminar flow reactor) 紊流反应器(Turbulent flow reactor) 依据反应物料的输送方式,可分为: 固定床反应器(Fixed-bed reactor) 流体化床反应器(Fluidized-bed reactor)

间歇式反应器的特点是所有的操作流程都是以分批方式进行,因此在每一批次的反应过程中均不受前后批次操作的影响。在反应系统方面,批式反应器最常用于液相反应,固相及液-固混合相也适用,但气相反应则较不适合,因为其所能处理的量少,而且反应过程中操作不易,只有在像是气体成分分析时,样品量少且需要精确数据的情况下,才会使用精密的批式反应装置(如气相层析仪)来进行分析,一般在处理大量气体反应时,则大多以连续式反应器为主。 另外,间歇式反应器的操作过程中包含进料、卸料以及清理设备等步骤,有相当长的非反应时间以及劳动力需求,因此,批式反应器通常应用于规模与产量较小的产业,如食品、药品、精密化学品等产品的制造。 连续式反应器 连续式搅拌槽反应器(英语:Continuously Stirred Tank Reactor,简称CSTR)连续式搅拌槽反应器,是一种广泛应用于化工生产中的反应器,其结构与一般批式反应器有些类似,但最主要的不同是反应器中的反应物与生成物都是连续的进入与输出。 平推流反应器 平推流反应器是指反应器内的物料流动满足塞流模型的反应器,塞流是描述流体的一种理想流动状态,将每一个截面视为一个单元,在每一单元中所有反应物初始浓度均相同,同时,所有的反应物料都假定沿着同一方向流动,而且没有返回混合的情况,另外,所有物料在反应器中的停留时间都相同,最终流出的物料转化率也一致,因此每一单元都可假设为一个微型的批式反应器,以整体来说,塞流反应器的性能,也类似于间歇式反应器。 依据塞流流动的定义,可得知塞流反应器应具有以下特点: 为连续式操作,所以在反应器的每一截面中,物料浓度不随时间改变。 反应器内的径向流动速度分布是均匀的,这是一种理想流动。因为在实际操作中,管内的流体无论是呈紊流或层流,其径向流速分布都是不均的。由此上述假设可推得塞流反应器中,物料浓度与反应速度在径向是均匀分布,仅沿着轴向逐渐变化。 在一般的化工生产中,管径较小、流速较快、长度较长的管式反应器或者固定床反应器通常会以塞流反应器模型来作设计。

反应器结构及工作原理现用图解

反应器结构及工作原理图解 小7:这里给大家介绍一下常用的反应器设备,主要有以下类型:①管式反应器。由长径比较大的空管或填充管构成,可用于实现气相反应和液相反应。②釜式反应器。由长径比较小的圆筒形容器构成,常装有机械搅拌或气流搅拌装置,可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜(见鼓泡反应器);用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。③有固体颗粒床层的反应器。气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程,包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。④塔式反应器。用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备,包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等(见彩图)。 一、管式反应器 一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长,如丙烯二聚的反应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管,也可以是多管并联;可以是空管,如管式裂解炉,也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管,以进行多相催化反应,如列管式固定床反应器。通常,反应物流处于湍流状态时,空管的长径比大于50;填充段长与粒径之比大于100(气体)或200(液体),物料的流动可近似地视为平推流。

分类: 1、水平管式反应器 由无缝钢管与U形管连接而成。这种结构易于加工制造和检修。高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰,可承受1600-10000kPa压力。如用透镜面钢法兰,承受压力可达10000-20000kPa。

2、立管式反应器 立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。

3、盘管式反应器 将管式反应器做成盘管的形式,设备紧凑,节省空间。但检修和清刷管道比较困难。

UASB反应器的原理

U A S B反应器的原理升流式厌氧污泥床(UASB)反应器是由Lettinga在七十年代开发的。图2是UASB反应器及其设备的示意图。废水被尽可能均匀的引入到UASB反应器的底部,污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程,反应产生的沼气引起了内部的循环。附着和没有附着在污泥上的沼气向反应器顶部上升,碰击到三相分离器气体发射板,引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面,气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。一些污泥颗粒会经过分离器缝隙进入沉淀区。UASB反应器包括以下几个部分:进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器(图2)。如果考虑整个厌氧系统还应该包括沼气收集和利用系统。在UASB反应器中最重要的设备是三相分离器,这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。 2、反应器的池体几何形状 第一个生产性的UASB反应器(200m3)和在圣保罗CETESB处理生活污水的中试厂(1 20m3)具有特殊的形状,即上部的(沉淀池的)截面积大于下部反应区的截面积(图3a)。较大表面积的沉淀器的水力负荷较低,有利于保持反应器内的污泥,对于低浓度污水尤为重要。但是对于高浓度污水,有机负荷比水力负荷更重要,因此沉淀池截面没有必要设计为较大的表面积(图3b)。但是实际上不论是在建的或已投入运转的大部分生产规模的UASB反应器,在反应器的反应和沉淀部分是等面积的(图3c所示)。建筑直壁的反应器比斜壁的具有较大(或较小)沉淀池的反应器在结构上更加有利。因此,以下仅讨论直壁的UASB反应器。 从反应器的形状有矩形和圆形这两种反应器,已大量应用于实际中。圆形反应器具有结构较稳定的优点,同时对于圆形反应器在同样的面积下,其周长比正方形的少12%。所

化工反应器类型

反应器的类型: 自从1913年德国的Berg ius发明煤直接液化技术以来, 德国、美国、日本、前苏联等国家已经相继开发了几十种煤液化工艺, 所采用的反应器的结构也各不一样。总的来说, 迄今为止, 经过中试和小规模工业化的反应器主要有3种类型: 鼓泡式反应器 鼓泡床反应器结构简单, 其外形为细长的圆筒, 其长径比一般为18~ 30, 里面除必要的管道进出口外, 无其他多余的构件。为达到足够的停留时间,同时有利于物料的混合和反应器的制造, 通常用几个反应器串联。氢气和煤浆从反应器底部进入, 反应后的物料从上部排出。由于反应器内物料的流动形式为平推流(即活塞流) , 理论上完全排除了返混现象, 实际应用中大直径的鼓泡床反应器液相有轻微的返混, 因此也有称该种反应器为活塞流反应器。日本液化工艺和德国液化工艺鼓泡床反应器是典型的液化鼓泡床反应器, 其结构如图1和图2所示。德国在二战前的工艺( IG ) 和新工艺( IGOR )、日本的NEDOL工艺、美国的SRC和EDS以及俄罗斯的低压加氢工艺等都采用了这种反应器。相对而言它是3种反应器中最为成熟的一种。日本新能源开发机构组织了10家公司合作开发了NEDOL液化工艺, 在日本鹿岛建成了150t /d中试厂[ 8 ] 。该厂于1996 年7 月投入运行, 至1998年完成了1个印尼煤种和1个日本煤种的连续运行试验。NEDOL 工艺反应器底部为半球形,由于长期运转后, 反应器底部有大颗粒的沉积现象, 因此反应器底部有定期排渣口, 定期排除沉积物。德国IG 公司二战前通过工业试验发现, 用某些褐煤做液化试验时, 第一反应器运行几个星期后, 反应器就会因为堵塞而停下来, 里面积聚了大量的2~ 4 mm 的固体。经过分析, 发现固体主要是矿物质, 而没有新鲜煤, 后来他们在反应器的圆锥底部进料口的旁边安装了排渣口, 才解决了堵塞问题。另外他们也发现, 鼓泡床反应器内影响流体流动的内构件, 特别是其形状易截留固体的构件越少, 反应器操作就越平稳。因此, 工业化鼓泡床反应器实际上是空筒。 强制循环悬浮床反应器: 因H - Coal工艺反应器内催化剂呈沸腾状态, 因此也称之为沸腾床反应器。美国HR I公司借用H - O il重油加氢反应器的经验将其用于H - Coal煤液化工艺, 使用Co /Mo催化剂, 只要催化剂不粉化, 就呈沸腾状态保持在床层内, 不会随煤浆流出, 解决了煤炭液化过去只能用一次性铁催化剂, 不能用高活性催化剂的难题。为了保证固体颗粒处于流化状态, 底部可用循环泵协助。

急救知识1

一.填空题(每空1分,共20分) 1.当工作场所所发生人身伤害事故后,如果能采取正确的现场应急、 逃生措施,可以大大降低死亡的可能性及减少一些后遗症。因此,每个员工都应熟悉(急救、逃生方法),以便在事故发生后(自救互救)。 2.当心跳呼吸骤停后,循环呼吸即告终止。在呼吸循环停止后(4-6) 分钟,脑组织即可发生不易逆转的损伤;心跳停止(10)分钟后,脑细胞基本死亡。 3.采用人工的方法来代替肺的(呼吸活动),可及时而有效地使气体 有节律的进入和排出肺脏,维持(通气功能),促使呼吸中枢尽早恢复功能,是处于“假死”的伤员尽快脱离(缺氧)状态,恢复人体(自动呼吸)。 4.人工呼吸主要有两种,一种是(口对口)人工呼吸法;另一种是 (口对鼻)吹气法。 5.口对口人工呼吸方法,即让伤员仰面平躺,救护者跪在伤员一侧, 一手将伤员下额合上并向后托起,使伤员头部尽量后仰,以保持呼吸道(畅通)。另一手捏紧伤员的鼻孔,避免漏气,并将手掌外缘压住额部。深吸一口气后,对准伤员的口,用力将其吹入。同时仔细观察伤员的胸部是否(扩张)隆起,以确定吹气是否有效和吹气是否适度。 当伤员的前胸壁扩张后,停止吹气,立即放松捏鼻子的手,并迅速移开紧贴的口,让伤员胸廓自行(弹回)呼出空气。此时注意胸部复原情况,倾听呼气声,如吹气时伤员胸部(上举),吹气停止后,伤员口鼻有气流(呼出),表示有效。重复上述动作,并保持一定的节奏,

每分钟均匀的做(16-20次),直至伤员自主呼吸为止。 6.胸外心脏挤压具体做法是:让伤员仰卧在地上,头部偏后仰;抢 救者跪在伤员身旁或跨跪在伤员腰的两旁,用一手掌根部放在伤员胸骨下(1/3-1/2)处,另一手(重叠)于前一手背上;两肘伸直,借自身体重和臂、肩部肌肉的力量,急促向下压迫胸骨,使其下陷(3cm-4cm);挤压后迅速放松,注意掌根不能离开胸壁,依靠胸廓的弹性,使胸骨复位。此时心脏舒张,大静脉的血液就回流到心脏。 反复的有节律的进行挤压和放松,每分钟(60-80次),在挤压时能摸到颈动脉和股动脉等搏动,而且瞳孔逐渐缩小,面有润,说明心脏挤压有效。 二.判断改错题(每题2分,共10分) 1.心脏跳动和呼吸过程是相互联系的,心脏跳动停止了,呼吸不会停 止。(×)(也将) 2.在急救中,如果伤员出现大出血或休克情况,则不必先进行止血 和人工呼吸,仍要先进行包扎。(×)(必须) 3.发生断肢(指)后,除做必要的急救外,还应注意保存断肢(指), 以求进行再植。断肢(指)可用水冲洗和直接放在冰块中。(×)(不可) 4.骨折部位如有开放性伤口和出血,应先止血,并包扎伤口,然后 再作骨折的临时固定。

反应器类型

反应器类型 管式反应器、固定床,流化床 1、管式反应器 一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长,如丙烯二聚的反应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管,也可以是多管并联;可以是空管,如管式裂解炉,也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管,以进行多相催化反应,如列管式固定床反应器。通常,反应物流处于湍流状态时,空管的长径比大于50;填充段长与粒径之比大于100(气体)或200(液体),物料的流动可近似地视为平推流(见流动模型)(见彩图)。管式反应器返混小,因而容积效率(单位容积生产能力)高,对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。此外,管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是,反应速率很低时所需管道过长,工业上不易实现。 管式反应器与釜式反应器还是有差异的,至于是否可以换回还要看你的反应的工艺要求和反应过程如何,一般的说,管式反应器属于平推流反应器,釜式反应器属于全混流反应器,你的反应过程对平推流和全混流的反应有无具体的要求?管式反应器的停留时间一般要短一些,而釜式反应器的停留时间一般要长一些,从移走反应热来说,管式反应器要难一些,而釜式反应器容易一些,可以在釜外设夹套或釜内设盘管解决,你的这种情况,能否可以考虑管式加釜的混合反应进行,即釜式反应器底部出口物料通过外循环进入管式反应器再返回到釜式反应器,可以在管式反应器后设置外循环冷却器来控制温度,反应原料从管式反应器的进口或外循环泵的进口进入,反应完成后的物料从釜式反应器的上部溢流出来,这样两种反应器都用了进去。 2、固定床反应器 又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。 固定床反应器有三种基本形式:①轴向绝热式固定床反应器(图1)。

急救常识(1)

第一部分急救原则 1.什么是急救 急救就是在救护车、医务人员或其他适当的专业人员到达之前,给受伤者或疾病突发者施行及时地帮助和治疗。急救人员必须冷静,充满信心。同时,最为重要的是:无论何时何地,只要有需要,都应施以援手、进行救助。 2.作为急救人员 作为急救人员,应谨记以下原则: 2.1.尽力而为。只要你尽力而为,采用了正确的急救方法,不管是否出现你预期的结果,都可以问心无愧。 2.2.判断风险。谨记“采取无害措施”这一重要原则,同时,还要记住“风险预测”这个原则。应采取对伤病者最有益的救治方法,不应只是要“有所作为”而盲目采取无把握的救治方法。 2.3.乐善好施。急救原要坚持“乐善好施”的原则。 2.4.自我保护。急救时要避免自己被交叉感染,你应该: 2.4.1.避免直接接触伤病者的体液。 2.4.2.使用防护手套,并用防水胶布贴住自己损伤的皮肤。 2.4. 3.急救前和急救后都要洗手。并且你的眼、口、鼻或者任何皮肤损伤处一旦溅上伤病者的血液,应尽快用肥皂和水清洗,并去看医生。 2.4.4.进行口对口人工呼吸时,应使用人工呼吸面罩。

3.急救的步骤 对情况危急的伤病者进行急救,应集中注意力检查其ABC,即畅通气道,检查呼吸和脉搏情况,并控制严重出血。不要惊慌失措,尽快拨打急救电话120请求救援。 第二部分事故现场的处理 1.事故现场的急救步骤 紧急情况下应有计划地实施急救,主要步骤为: 1.1.判断情况 首先了解现场情况,弄清周围有无危险,采取必须的安全措施,避免使自己和伤病者陷入危险中。 1.2.确保安全 了解事故因素和周围环境是否还存在威胁,采取必须的安全措施,免使自己和伤病者陷入危险中。 1.3.提供急救 确定现场安全后,对伤病者做出初步判断,以决定采取需要的急救措施。 1.4.求助

化学反应工程基本概念

第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 (动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 和 参数计算式) 4. 所谓控制体积是指 (能把反应速率视作定值的最大空间范围)。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为 ( 分布参数模型)。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为 (非定态模型)。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。 第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ,则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β,用浓度表示的速率常数为k C ,假定符合理想气体状态方 程,如用压力表示的速率常数k P ,则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 (P+S )-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应,生成主产物的反应称为 (主反应),其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应,若E 1>E 2,选择性S p 与 (A 的浓度) 无关,仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应,若E 1>E 2,提高选择性S P 应(提到 温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中,为提高目的产物P 的收率,应(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ,速率方程为: r A =-dC A /dt=kC A C b 。 求: (1)当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 (2)当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需,而在340K 时达到同样的转化率仅需,求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。

微通道反应器简介

存档日期:存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称:化学反应器理论 课程代号:ChE540 任课教师:文利雄 完成日期:2013 年04 月13 日 专业:化学工程与技术 学号: 姓名: 成绩:

摘要 近年来,微化工技术已成为化学工程学科中一个新的发展方向和研究热点。微化工设备的主要组成部分是特征尺度为纳米到微米级的微通道,因此,微通道内的流体流动和传递行为就成为微化工系统设计和实际应用的基础,对其进行系统深入的研究具有重要意义。 本文综合概括了微通道反应器的基本概念及主要优点,讲述了微通道反应器的发展历程,详细介绍了微通道反应器的分类及结构,重点讲述微通道反应器的流体力学性能,接着介绍了微通道反应器所使用的体系,最后介绍了目前微通道反应器的工业应用实例。 关键词:微通道反应器 Abstract In recent years, micro-chemical technology has become a new developing direction and research focus for chemical engineering. Microchannels with diameter ranging from nanometer to micron are main sections of the micro-chemical equipments, therefore, the characteristics of fluid flow and mass and heat transfer in microchannels are of key importance for the design and application of micro-chemical processes. The article firstly summarizes the basic conception and major advantages of Microchannel Reactor, as well as its development history. Meanwhile, it introduces the classification and structure of Microchannel Reactor in deatails, which forcusing on its hydrodynamics performance. Then the text explains the system that applied to Microchannel Reactor. And lastly, it describes the application examples of Microchannel Reactor in industry. Keywords:Microchannel Reactor

反应器选型与设计(完结版)

反应器选型与设计 一、反应器类型 反应器设备种类很多,按结构型式分,大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 1.1釜式反应器: 反应器中物料浓度和温度处处相等,并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短,存在不同停留时间物料的混合,即返混程度最大。应器内物料所有参数,如浓度、温度等都不随时间变化,从而不存在时间这个自变量。 优点:适用范围广泛,投资少,投产容易,可以方便地改变反应内容。 缺点:换热面积小,反应温度不易控制,停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应,如:液液、液固、气液、气液固反应等。 1.2 管式反应器 ①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。 ②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。 ③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。 ④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。 ⑤和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体。 ⑥管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。 1.3 固定床反应器 固定床反应器的优点是:①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。 固定床反应器的缺点是:①传热差,反应放热量很大时,即使是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制,急剧上升,超过允许范围)。②操作过程中催化剂不能更换,催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用,常代之以流化床反应器或移动床反应器。固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状,网状催化剂早已应用于工业上。目前,蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。 1. 4 流化床反应器 (1)流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒,并在悬浮状态下与流体接触,流固相界面积大(可 16400m2/m3),有利于非均相反应的进行,提高了催化剂的利用率。 高达3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈,使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,床层 400/(2? )],全床热容量大,热稳定与内浸换热表面间的传热系数很高[200 ~ 性高,这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床内的颗粒群有类似流体的性质,可以大量地从装置中移出、引入,并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。

交通事故急救常识 (1)

交通事故急救常识 交通事故在我们身边发生以后,该怎么办?首先要保持头脑冷静,控制情绪,切莫惊慌失措,乱喊乱跑,造成现场更加混乱,同时,应发扬人道主义精神,积极采取行动,抢救伤员。 一、抢救的步骤 1.应急措施 (1)抢救。如:迅速止血,处理休克等。 (2)密切注意周围环境,防止其他危险再度发生。 (3)保护现场,维护秩序。 2.立即打电话报警 (1)发生事故的地点? (2)是什么样的事故?如:车撞车,车撞物,翻车等。 (3)有无其他连锁事故?如:起火,爆炸,建筑物倒塌等。 (4)多少人受伤? (5)报警人的姓名? 3.急救措施 (1)应有医护知识或较熟练的人来进行。 (2)就近寻找合适的场地,临时安置伤员。 (3)包扎伤口。 (4)将有生命危险者迅速送往医院或移交给赶来现场的专职救护人员。 (5)其他帮助。

4.医务人员处理 (1)医务人员处理。 (2)应急抢救完毕。 二、抢救的具体事项 1.救护车在出现交通事故时的正确行驶 一定要按照交通管理有关条例与规则行驶。救护车的行驶车道如图⑴、图⑵所示。 救护车在行驶时,为本车行驶考虑一条能畅通的车道,以保证在最短的时间内抢救伤员,特别是对一些需立即动手术的伤员。 救护车在行驶时应注意以下几点: (1)行车前方如出现障碍,应逐渐减速,而不要突然刹车,以防与后车碰撞。 (2)救护车应在离出事地点一段距离时就停下来,并尽可能停在马路两旁的人行道上,保证再度起动时车辆平稳,并仍靠右行驶。 (3)救护车必须打开警示灯、响装置,必要时司机可打开车门以便及时观察。另外,可将后车盖打开。 (4)确定事故地点后,离事故地点尽可能远些,并打亮三角警告指示标志。对高速行驶的车辆至少距离事故地点100米以外就应出示警告标志。 (5)对迂回曲折的道路或者凹凸不平的小路,要细心注意障碍物。 (6)对川流不息的车辆,应要求放慢车速行驶。交通管理人员应坚守岗位,协助处理。 (7)在高速公路上,要警惕因前面的汽车司机出于好奇而突然减慢自车速度而引起后车碰撞前车的事故。 2.从车行道上把受伤者拖出来 把受伤者拖出,使其离开车行道的方法。如下图⑶、⑷、⑸所示。

常用急救小知识 一

常用急救小知识㈠ 一、小面积烧烫伤的处理 小面积轻度烧烫伤,局部皮肤会发红,可以立即降温,用自来水冲洗,或将烧烫伤部位浸泡在干净的冷水里约30分钟,也可用冷敷方法,如冰块。如果被烫时穿着衣服,需先降温后再脱衣服,否则会将烧烫伤后已游离的表皮连同衣服一并撕下来,造成严重后果。另外,如果烫伤处已有水疱,千万不要挑开或弄破,更不要涂抹红药水,紫药水,甚至酱油和其它物品等,这些都对后期治疗极为不利。严重的烧烫伤须及时到医院处理。 二、突发脑溢血的处理 对脑溢血病人,家属应尽量克制自己的感情,及时拨打急救电话。切勿大声叫喊、哭闹或随意搬动或颠簸病人。病人周围的环境应保持安静避光,减少声音的刺激,同时,应专人看管,以免病人因躁动而坠床,应让病人取平卧位,头偏向一侧,枕后不放枕头。将病人领口解开,用纱布包住病人舌头拉出,清除口腔的粘液;分泌物和呕吐物,以保持气道通畅。用冰袋或冷水毛巾敷在病人前额使头部降温,以利止血和降低大脑耗氧;搬运病人动作要轻,途中仍需不断清除病人口腔内分泌物、痰液和其他异物,保持气道通畅。 三、触电的救治 触电发生时,对受伤者的急救应分秒必争。 抢救时应首先观察,关掉电闸,切断电源,确保安全后施救。无法关断电源时,可以用木棒、竹竿等将电线挑离触电者身体。如挑不开电线或其他致触电的带电电器,应用干的绳子套住触电者拖离,使其脱离电源。未切断电源之前,抢救者切忌用自己的手直接去拉触电者,这样自己也会立即触电发生危险,救援者最好戴上橡皮手套,穿橡胶运动鞋等。

当伤员脱离电源后,应立即检查伤员全身情况,发现呼吸、心跳停止时,应立即就地实施心肺复苏术。对于轻症患者即神志清醒,伤员就地平卧,严密观察,暂时不要站立或走动,防止继发休克或心衰。 呼吸心跳均停止者,则应在人工呼吸的同时施行胸外心脏按压,以建立呼吸和循环,恢复全身器官的氧供应。 抢救同时,迅速呼救,通知120,心跳、呼吸未恢复的人途中不能停止抢救。 四、家庭意外急救知识 在家庭意外中,不正确的抢救往往是南辕北辙、雪上加霜。应防止以下几种常见的错误抢救方法: 急性腹痛忌用止痛药以免掩盖病情,延误诊断,应尽快去医院查诊。 腹部受外伤内脏脱出后忌立即送回,脱出的内脏须经医生彻底消毒处理后再送回。以防止感染而造成严重后果。 使用止血带结扎忌时间过长止血带应每隔40-50分钟放松2-3分钟,并作好记录,防止结扎时间过长造成远端肢体缺血坏死。 昏迷病人忌仰卧应使其侧卧,防止舌后倒及口腔分泌物、呕吐物吸入呼吸道引起窒息。更不能给昏迷病人进食、进水。 心源性哮喘病人忌平卧因为平卧会增加肺脏瘀血及心脏负担,使气喘加重,危及生命。应取半卧位使下肢下垂。 脑出血病人忌随意搬动如有在活动中突然跌倒昏迷或患过脑出血的瘫痪者,很可能有脑出血,随意搬动会使出血更加重,应平卧,头偏向一侧,抬高头部,即刻送医院。 小而深的伤口忌马虎包扎,因伤口缺氧,导致破伤风杆菌等厌氧菌生长,应到医院清创消毒后再包扎,并注射破伤风抗毒素。 腹泻病人忌乱服止泻药在未消炎之前乱用止泻药,会使毒素难以排出,肠道炎症加剧。应在使用消炎药之后再用止泻药。 触电者忌徒手拉救如发现有人触电应立即切断电源,或用干木棍、竹竿等绝缘体挑开电线。 五、溺水的救治

化工英语-反应器类型

Unit4. Reactor Types反应器类型 设计反应器的目的是以特定速度生产已知反应的特定产品。为了达到最好的结果,要做出大量重要的决定需要相当的聪明才智。 一开始该解决重要的问题。用哪种操作方法使用什么类型的反应器?反应以间歇过程,连续流动过程还是两者混合的方式进行。反应器将等温、绝热或以某种中间方式操作吗?让我们简要回顾一下反应类型 4.1均相和非均相反应器 化学反应器可以分为两类,均相和非均相。在均相反应器中,通常只存在气相或液相。如果涉及一种以上反应物,规定必须把他们混合形成一个均匀的整体。通常情况下,混合反应物是开始反应的方式,尽管有时反应物被混合到所需的温度。 在非均相反应器中存在两相或可能是三相,常见的例子是气液,气固,液固和液液系统。在其中一个相是固体的情况下,它通常以催化剂的形式存在;气固催化反应器是一类重要的均相化学反应体系。在非均相反应器中,化学反应本身可能是真正的非均相,但事实并非如此。在一个气固催化反应器中,反应发生在固体表面因此它是均相的。然而,通过液体冒泡到气体中可能只是为了溶解液体中的气体,然后在气体中反应均匀;反应是均相的,但反应器是非均相的,因为它需要在气液两相之间有效接触。通常,非均相反应器比均相反应器在结构和接触方式上有更大的准确性。 4.2搅拌釜式反应器 搅拌槽式反应器,经过高度的反向混合,反应物在整个容器中的浓度是均匀的。这些反应器需要考虑的主要问题是良好的混合、在液体介质中有效的气体的分散以及均匀的传热。反应器可间歇操作或连续操作。在间歇模式下,

对反应物和催化剂进行填充,将反应器加热到所需温度,反应完成后,产品冷却并排放。在连续操作模式下(看图3-4),反应物和催化剂混合物连续填充。产品与废催化剂的混合物也连续排放。搅拌槽反应器也可以在半间歇(或半连续)模式下操作,其中液体基质和催化剂在开始时充满,同时连续引入气体或第二反应物。 间歇式和连续式搅拌釜式反应器都适用于对底物浓度表现出零级动力学的反应。换句话说,在操作条件下,速率是快是慢与底物的浓度无关。然而,对于以底物浓度为准的伪零级动力学反应,,优选间歇式罐式反应器。当反应物有可能缓慢使催化剂失活,或者有可能通过平行反应途径生成副产物时,间歇罐反应器也是理想的选择。 搅拌釜式反应器是一种圆柱形容器,它经常设置挡板,以避免在搅拌过程中形成涡流。通常,四个宽度是反应 器直径的0.1倍的挡板相对于搅拌轴对称地布置。在底部装有一个喷雾装置,将气体引入液体。 搅拌槽式反应器设有夹套或浸入式线圈,用于加热或冷却反应介质。罐内介质的温度一般是均匀的。传热速率取决于传热面积、反应介质与加热或冷却液之间的温差以及传热系数。 搅拌器的功率消耗取决于搅拌器的尺寸、每分钟搅拌器的旋转数、粘度和介质的密度。当气体通过液体气泡时, 如氢化反应和羰基化反应时,对功率的要求就会降低. 搅拌或混合会使基体彼此靠近,这样它们就能反应。混合有两种类型,即宏观或块状混合和微混合。体积混合取决于容器和搅拌器的几何形状、搅拌器速度和溶液粘度。并且,搅拌时间与搅拌速度成反比。另一方面,微混合是一种微观现象。它是由分子扩散引起的,与机械搅拌无关。在间歇反应器中,块状混合比微观混合更常见。如果体积混合时间大于任何副反应的时间常数(反比速率常数),那么所需的产物选择性就会变差。 4.3管式反应器

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