化工基础ch6反应器2
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反应器(化工设备操作维护课件)
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2023/10/13
表 釜式反应器常见故障与处理方法
故障 搅拌轴转数降 低或停止转动
搪瓷搅拌器脱 落 出料不畅
产生原因 皮带打滑 皮带损坏 电机故障 被介质腐蚀
出料管堵塞 压料管损坏
处理方法
调整皮带 更换皮带 修理或更换电机 更换搪瓷轴或修 补 清理出料管 修理或更换配管
2、特点：反应过程伴有传热、传质和反应物的流动过程。 物理与化学过程相互渗透影响，反应过程复杂化。
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2023/10/13
§1-2 反应器的类型
• 反应器的类型： 釜式反应器 管式反应器
操作方式 材料 操作压力 绝热管式
换热管式
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2023/10/13
2023/10/13
b. 机械密封
机械密封 结构较复 杂，但密 封效果甚 佳。
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2023/10/13
4、换热装置
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺 要求的温度条件的设备。
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循 环式等，也可用回流冷凝式、直接火焰或电感加热。
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2023/10/13
第六章 反应器
第二节 釜式反应器
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2023/10/13
§2-1 反应釜基本结构
（一）基本结构：
壳体 密封装置 换热装置 传动装置
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2023/10/13
1、搅拌釜式反应器的壳体结构
壳体结构：一般为碳钢材 料，筒体皆为圆筒型。釜 式反应器壳体部分的结构 包括筒体、底、盖（或称 封头）、手孔或人孔、视 镜、安全装置及各种工艺 接管口等。
反应设备-化学反应工程
V0 =ηV
η---装料系数 物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态， η=0.6-0.7 物料在反应过程中比较平稳， η=0.8-0.85
罐体的高径比（H/Di）
高径比对搅拌功率的影响 高径比对传热的影响 物料反应对高径比的要求
罐体厚度的计算
1、无夹套→与内压容器筒体壁厚 计算方法相同
2、带夹套→壁厚分别按内压和外压 两种情况计算，取二者中较大值。
搅拌器的功能
提供工艺过程需要的能量和适宜的流动状态
1、通过自身的旋转 把机械能传递给流体， 形成桨叶附近高湍流 充分混合区。
2、推动流体沿一定 的路径在釜内循环流动， 形成不同的“流型”
搅拌器的流型
轴向流
——液体轴向流入，轴向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角小于90° 如：折叶桨、推进式搅拌器
2、生物反应器
1、按生物催化剂的类型分酶细催胞化生反物应反器应器
间歇式反应器 2、按操作方式分 连续式反应器
半连续式反应器
固定床反应器 3、按设备结构形式分流气化升床式反（应气器体喷射式）反应器
机械搅拌式反应器
反应设备的结构型式
机械搅拌式 反应器
全挡板化
增加挡板数目不能改善搅拌效果， 功率消耗也不再增加的状况。
导流筒
径向流
——液体轴向流入，径向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角等于90° 如：平桨搅拌器
切向流
——物料粘度较低而搅拌器旋转速度较高时，液 体围绕搅拌轴 作旋转运动。 发生旋转运动的区域称为“圆柱状回转区” 为消除圆柱状回转区，通常在釜内设置挡板。
挡板与导流筒
切向流与“打漩”现象
挡板
挡板数目通常为4块 宽度为容器直径的1/12~1/10
η---装料系数 物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态， η=0.6-0.7 物料在反应过程中比较平稳， η=0.8-0.85
罐体的高径比（H/Di）
高径比对搅拌功率的影响 高径比对传热的影响 物料反应对高径比的要求
罐体厚度的计算
1、无夹套→与内压容器筒体壁厚 计算方法相同
2、带夹套→壁厚分别按内压和外压 两种情况计算，取二者中较大值。
搅拌器的功能
提供工艺过程需要的能量和适宜的流动状态
1、通过自身的旋转 把机械能传递给流体， 形成桨叶附近高湍流 充分混合区。
2、推动流体沿一定 的路径在釜内循环流动， 形成不同的“流型”
搅拌器的流型
轴向流
——液体轴向流入，轴向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角小于90° 如：折叶桨、推进式搅拌器
2、生物反应器
1、按生物催化剂的类型分酶细催胞化生反物应反器应器
间歇式反应器 2、按操作方式分 连续式反应器
半连续式反应器
固定床反应器 3、按设备结构形式分流气化升床式反（应气器体喷射式）反应器
机械搅拌式反应器
反应设备的结构型式
机械搅拌式 反应器
全挡板化
增加挡板数目不能改善搅拌效果， 功率消耗也不再增加的状况。
导流筒
径向流
——液体轴向流入，径向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角等于90° 如：平桨搅拌器
切向流
——物料粘度较低而搅拌器旋转速度较高时，液 体围绕搅拌轴 作旋转运动。 发生旋转运动的区域称为“圆柱状回转区” 为消除圆柱状回转区，通常在釜内设置挡板。
挡板与导流筒
切向流与“打漩”现象
挡板
挡板数目通常为4块 宽度为容器直径的1/12~1/10
化学工程反应器知识点
化学工程反应器是化学工程领域中的重要组成部分。
反应器是用来进行化学反应的装置，它可以控制反应条件，实现化学反应的高效进行。
在化学工程反应器中，有许多重要的知识点需要了解和掌握。
本文将从基本概念、分类、设计和操作等方面，逐步介绍化学工程反应器的知识点。
一、基本概念 1. 反应器定义：反应器是用来进行化学反应的设备，它可以控制反应条件，包括温度、压力、物料进出等。
2. 反应器的作用：反应器可以实现化学反应的高效进行，提高反应速率和产物纯度。
3. 反应器的组成：反应器由反应容器、加热/冷却设备、搅拌装置、进出料口等组成。
二、分类 1. 反应器按照物料状态分类： - 气相反应器：适用于气体反应体系，如氧化反应。
- 液相反应器：适用于液体反应体系，如酯化反应。
- 固相反应器：适用于固体反应体系，如催化剂反应。
- 气-液相反应器：适用于气体与液体相间的反应体系，如气液萃取。
2. 反应器按照反应类型分类： - 批量反应器：适用于小规模生产和实验室研究。
- 连续流动反应器：适用于大规模生产，可以连续输入原料和产出产物。
- 微型反应器：适用于微量反应体系，可以实现高通量实验。
- 等温反应器：反应温度保持恒定。
- 非等温反应器：反应温度随时间变化。
三、设计 1. 反应器设计的目标：反应器设计需要满足反应速率、产物纯度、安全性等要求。
2. 反应器设计要考虑的因素： - 反应动力学：了解反应速率方程和反应机理，确定反应条件。
- 热力学：了解反应热效应，设计适当的冷却/加热设备。
- 流体力学：考虑反应物料在反应器内的流动情况，设计合适的搅拌装置。
- 安全性：考虑反应器内部的压力、温度等参数，设计安全措施。
3. 反应器设计的方法：- 经验法：根据类似反应器的经验数据进行设计。
- 数值模拟：利用计算流体力学（CFD）软件进行反应器内部流动和传热的模拟，优化设计。
- 实验方法：通过实验研究确定反应器设计参数。
h化工基础试题及答案
h化工基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 化工生产中，下列哪种物质不属于催化剂？A. 铂B. 硫酸C. 氢氧化钠D. 氧化铁答案：C2. 化工生产中，下列哪种物质是强酸？A. 醋酸B. 硫酸C. 碳酸D. 氢氧化钠答案：B3. 在化工生产中，下列哪种操作不属于反应器的基本操作？A. 混合B. 加热C. 冷却D. 蒸馏答案：D4. 化工生产中，下列哪种物质是强碱？A. 氢氧化钠B. 氨水C. 醋酸D. 硫酸答案：A5. 化工生产中，下列哪种物质是强氧化剂？A. 硫酸B. 氢氧化钠C. 过氧化氢D. 醋酸答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 化工生产中，下列哪些物质可以作为催化剂？A. 铂B. 硫酸C. 氢氧化钠D. 氧化铁答案：A、B、D2. 化工生产中，下列哪些物质是强酸？A. 醋酸B. 硫酸C. 碳酸D. 氢氧化钠答案：B3. 在化工生产中，下列哪些操作属于反应器的基本操作？A. 混合B. 加热C. 冷却D. 蒸馏答案：A、B、C4. 化工生产中，下列哪些物质是强碱？A. 氢氧化钠B. 氨水C. 醋酸D. 硫酸答案：A5. 化工生产中，下列哪些物质是强氧化剂？A. 硫酸B. 氢氧化钠C. 过氧化氢D. 醋酸答案：C三、填空题（每空1分，共10分）1. 化工生产中，催化剂的作用是________，但不参与反应的最终产物。
答案：加速反应速率2. 化工生产中，强酸是指在水溶液中完全电离的酸，例如________。
答案：硫酸3. 化工生产中，强碱是指在水溶液中完全电离的碱，例如________。
答案：氢氧化钠4. 化工生产中，蒸馏是一种利用不同物质的________差异来分离混合物的操作。
答案：沸点5. 化工生产中，强氧化剂是指能够使其他物质氧化的物质，例如________。
答案：过氧化氢四、简答题（每题5分，共20分）1. 请简述化工生产中催化剂的特点。
答案：催化剂在化工生产中具有加速反应速率、选择性高、可重复使用、不改变反应的化学平衡等特性。
化学反应简单的反应器原理
化学反应简单的反应器原理
您好,关于化学反应的简单反应器原理,我来简要概述如下:
一、反应器的基本结构
简单反应器主要由反应槽、搅拌装置、温控系统、供料系统等部分组成。
二、反应槽
反应槽容纳反应物,起到反应的载体作用。
反应槽的材质需要与反应物相适应,保证反应过程中不被侵蚀。
常用的有耐腐蚀材料制成的搪瓷槽、搅拌槽等。
三、搅拌装置
搅拌装置通过机械混合使反应物充分接触,提高反应速率。
常见的有传动联轴的桨式搅拌器、磁力驱动的螺旋桨搅拌器等。
四、温控系统
许多化学反应需要在一定温度下进行。
反应器会安装电加热套、冷却水套等设备来控制反应温度。
五、供料系统
将反应物定量供入反应器的装置,使用泵、计量tank、流量控制器等来精确供料。
六、产品收集系统
将反应生成的产品从反应器中收集出来的管路和储罐等。
七、测控系统
反应过程需要检测反应条件参数和进行在线分析。
测控系统实现对温度、压力、pH值等的监测和控制。
综上所述,这些是简单反应器的一些基本组成部分和工作原理。
实际设计中还需要考虑反应过程的特点,做出最佳配置。
正确使用反应器,可以提高反应效率,实现对反应过程的精确控制。
流化床反应器
流化床反应器1. 简介流化床反应器是一种广泛应用于化工领域的反应设备，其特点是颗粒固体在气体流动的作用下呈现流化状态。
流化床反应器具有高传热、高传质、均匀的温度和浓度分布等优点，因此在催化反应、气固反应、气液反应等方面具有重要应用价值。
2. 工作原理流化床反应器由反应器本体、气体分布器、颗粒固体循环器等组成。
在反应器中，气体经过气体分布器均匀地从底部进入反应器，使颗粒固体床呈现流化状态。
底部进入的气体将颗粒固体床推动向上运动，使其呈现明显的液化状态。
在流化床反应器中，颗粒固体的运动状态可以分为床层状态、混合带和床板状态三个区域。
•床层状态：床层状态是指颗粒固体床的顶层，颗粒固体处于相对松散的状态，在底部进气的作用下，床层呈现液化状态，颗粒固体浮在气体流中。
•混合带：混合带是床层状态和床板状态之间的过渡带，颗粒固体在这个区域内的运动状态介于床层状态和床板状态之间。
•床板状态：床板状态是指颗粒固体床的底部，床板上的颗粒固体比较密集，呈现固体状态，床板的作用是支撑颗粒固体床的运动并反应底部进入的气体。
3. 应用领域3.1 催化反应流化床反应器在催化反应方面有着广泛的应用。
其优点是具有较大的接触面积和较高的传质速率，可以提高催化反应的反应速率和转化率。
此外，流化床反应器还具有温度均匀和活性物质的均匀分布等特点，从而有助于提高催化反应的选择性和稳定性。
常见的催化反应包括催化裂化、催化重整、催化加氢等。
3.2 气固反应流化床反应器在气固反应方面也有着重要的应用。
气固反应是指气体与固体之间发生的化学反应。
流化床反应器由于其颗粒固体床的特点，使气体与固体之间的接触充分，从而实现高效的气固反应。
常见的气固反应包括氧化反应、还原反应、氯化反应等。
3.3 气液反应流化床反应器在气液反应方面也有广泛的应用。
气液反应是指气体与液体之间发生的化学反应。
流化床反应器可以通过调节气体和液体的进料速度和浓度，实现气液相的均匀分布和快速混合。
化学反应器操作与控制教学教案
知识掌握程度：通过课堂提问、小组讨论等形式，了解学生对化学反应器操作与控制知 识的掌握情况。
实验技能操作：观察学生的实验操作技能，评估他们是否能够正确、安全地操作化学反 应器。
课堂纪律：评估学生的课堂纪律情况，如是否按时到场、是否遵守实验规则等。
作业完成情况： 学生是否按时
完成作业
作业质量：作 业的正确率、 规范性和完整
小组讨论法：通 过分组讨论，引 导学生主动参与， 提高学习效果
案例分析法：结 合实际案例，帮 助学生理解化学 反应器的操作与 控制
实验演示法：通 过实验演示，让 学生直观了解化 学反应器的操作 过程
互动问答法：通 过师生互动问答， 加深学生对教学 内容的理解和记 忆
利用多媒体展 示化学反应器 操作过程和原
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汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
掌握化学反应器的基本原理和操作 方法
理解化学反应器操作与控制的基本 概念和原理
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了解不同类型的化学反应器及其特 点
掌握化学反应器安全操作和事故处 理的基本知识
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引入新的教学技术和工具，如虚拟 现实、增强现实等，以增强学生的 参与度和理解力。
开展教师之间的合作与交流，分享 教学经验和教学资源，共同提高教 学质量。
汇报人：XX
性
作业态度：学 生的作业态度 是否认真、积
极
作业反思：学 生对作业的反 思和总结能力
评价方式：闭卷考试，测试学生对化学反应器操作与控制的理论知识掌握情况
实验技能操作：观察学生的实验操作技能，评估他们是否能够正确、安全地操作化学反 应器。
课堂纪律：评估学生的课堂纪律情况，如是否按时到场、是否遵守实验规则等。
作业完成情况： 学生是否按时
完成作业
作业质量：作 业的正确率、 规范性和完整
小组讨论法：通 过分组讨论，引 导学生主动参与， 提高学习效果
案例分析法：结 合实际案例，帮 助学生理解化学 反应器的操作与 控制
实验演示法：通 过实验演示，让 学生直观了解化 学反应器的操作 过程
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开展教师之间的合作与交流，分享 教学经验和教学资源，共同提高教 学质量。
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极
作业反思：学 生对作业的反 思和总结能力
评价方式：闭卷考试，测试学生对化学反应器操作与控制的理论知识掌握情况
化工原理习题答案第六章
(2) kg (4) k c (
RT n 8.314 10 3 700 0.45 m 3 0.45 kmol ) kw ( ) 0.0535 0.333( ) p 0 .1 kmol kg h
4. 在等温下进行液相反应 A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：
0.5 rA 0.8c1.5 A cB mol/(L min )
所以，反应器出口气体组成为： 组分 CH3OH HCHO H2O CO2 O2 N2 摩尔数（mol） 7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28 摩尔分率% 6.983 17.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39
2. 在一体积为 4L 的恒容反应器中进行 A 的水解反应，反应前 A 的含量为 12.23%（重量） ， 混合物的密度为 1g/mL，反应物 A 的分子量为 88。在等温常压下不断取样分析，测的组分 A 的浓度随时间变化的数据如下： 反应时间（h） cA(mol/L) 1.0 0.9 2.0 0.61 3.0 0.42 4.0 0.28 5.0 0.17 6.0 0.12 7.0 0.08 8.0 0.045 9.0 0.03
(4)以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数 kC。 解： (1) k v b k w 1.13 103 0.0535 60.64kmol/(m 3 h )
b b kw k w 1.78 10 6 kmol/(m 2 h ) av b 3 103 1 1 kmol (3) k p ( ) n k w ( ) 0.45 0.0535 0.1508 p 0.1013 kg h (Mpa ) 0.45
(3)求平衡温度 Te
RT n 8.314 10 3 700 0.45 m 3 0.45 kmol ) kw ( ) 0.0535 0.333( ) p 0 .1 kmol kg h
4. 在等温下进行液相反应 A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：
0.5 rA 0.8c1.5 A cB mol/(L min )
所以，反应器出口气体组成为： 组分 CH3OH HCHO H2O CO2 O2 N2 摩尔数（mol） 7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28 摩尔分率% 6.983 17.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39
2. 在一体积为 4L 的恒容反应器中进行 A 的水解反应，反应前 A 的含量为 12.23%（重量） ， 混合物的密度为 1g/mL，反应物 A 的分子量为 88。在等温常压下不断取样分析，测的组分 A 的浓度随时间变化的数据如下： 反应时间（h） cA(mol/L) 1.0 0.9 2.0 0.61 3.0 0.42 4.0 0.28 5.0 0.17 6.0 0.12 7.0 0.08 8.0 0.045 9.0 0.03
(4)以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数 kC。 解： (1) k v b k w 1.13 103 0.0535 60.64kmol/(m 3 h )
b b kw k w 1.78 10 6 kmol/(m 2 h ) av b 3 103 1 1 kmol (3) k p ( ) n k w ( ) 0.45 0.0535 0.1508 p 0.1013 kg h (Mpa ) 0.45
(3)求平衡温度 Te
化学反应器的操作
化学反应器的操作化学反应器是化工生产过程中常用的一种设备。
它主要用于气体、液体或固体在一定条件下进行化学反应的过程，产品的性质和产量与化学反应器的设计、操作和控制密切相关。
下文将介绍化学反应器的基本操作流程和一些注意事项。
基本操作流程1. 系统准备在操作化学反应器前，必须进行系统准备，包括清洗设备、准备反应物和溶剂、校正仪器等。
根据实际情况，还可能需要安装监测设备、调整操作参数等。
2. 质量控制在反应器操作前，必须进行一系列质量控制工作，确保反应器运行的安全和有效。
包括但不限于：检查反应器是否有泄漏，使用润滑油和密封剂等以确保密封性并定期更换，使用精密仪器或化学试剂测定反应物和产物浓度等。
3. 开始反应在进行质量控制后，可以按照事先规定好的操作程序开始反应。
在反应过程中，需要注意以下几个方面：温度控制温度是化学反应的重要参数之一，必须严格控制。
选择适当的加热方法，如电磁铁加热、电阻加热、蒸汽加热等。
同时，反应器配备温度传感器，实时检测温度变化，并通过控制器调节加热器输出功率，维持反应器内温度在设定范围内。
搅拌速度控制搅拌速度对反应器内固体颗粒的悬浮和液体均匀性有着重要影响。
电动搅拌器往往是常见的搅拌方式，其转速可以通过调节电机参数或使用变频器等方式进行控制。
气体控制在反应或吸附过程中，通常需要向反应器内传递一定量的气体。
常用的方法有气泵、气体针阀等，可以通过调节流量计或控制气泵的工作状态，来控制气体通量。
放料在反应结束后，需要将反应器内的产物取出。
常见的方法有手动取出或使用泵等。
注意事项为避免操作不当引起事故，需要注意以下细节问题：1.注意反应器内物料的反应性，尤其是在高温、高压、剧烈搅拌等情况下。
2.操作时必须佩戴适当的防护装备，如护目镜、手套、口罩等。
3.需要不时检查设备的各项参数，如温度变化、搅拌速度、气体流量等。
4.反应器内部需要清洗干净，定期更换密封剂和润滑剂等物品。
5.反应器操作过程中，应注意测定反应物和产物的浓度，及时发现问题，如发生泄漏、反应停滞等问题。
化学反应器操作说明书
化学反应器操作说明书一、操作准备1.1 实验材料准备在进行化学反应器实验操作之前，需要准备以下材料：- 化学反应器本体及配件- 反应物及溶剂- 实验用玻璃仪器- 温度计或温度控制装置- 搅拌器或搅拌棒- 安全设备（实验室外套、手套、护目镜等）1.2 实验环境准备在进行化学反应器操作之前，确保实验室环境满足以下条件： - 所有实验材料和试剂已摆放整齐有序- 实验台面干净，并清除多余物品- 实验室内保持良好通风- 实验操作区域无杂物及易燃物品二、操作步骤2.1 准备操作区域将化学反应器放置在实验台面上，并确保其稳定。
确保所有所需的配件已经连接在反应器上，如适用，确保搅拌器已正确安装。
2.2 加入反应物根据实验方案，按照规定的比例及顺序，将所需的反应物加入化学反应器中。
确保每次加入的量准确，并避免溅出。
2.3 控制温度若实验需要控制温度，可使用温度计或温度控制装置监测反应器内的温度，并根据需要进行调节。
2.4 搅拌混合启动搅拌器或用搅拌棒进行搅拌，确保反应物充分混合。
搅拌的速度和时间可根据实验要求进行调整。
2.5 监测反应过程对反应过程进行实时监测。
可以使用物理量测量仪器、化学分析仪器或其他适当的方法进行监测，并记录实验数据。
2.6 反应结束当反应达到预定的结束条件时，停止搅拌并关闭附属设备。
待反应完全停止后，关闭反应器及附属设备的电源。
三、安全事项3.1 实验前的安全注意事项- 穿戴安全装备，包括实验室外套、手套和护目镜等- 检查实验室环境，确保实验区域干净整洁- 确认反应器及配件的完整性和可靠性- 确认所使用的反应物和试剂的性质和安全操作要求3.2 实验操作时的安全注意事项- 操作过程中注意避免溅出和扬起粉尘- 避免与腐蚀性、有毒性或易燃性物质直接接触- 严禁使用非专业人员操作的设备和仪器- 遵守实验室内的消防安全要求3.3 紧急处理在实验操作过程中，如果发生意外情况或紧急情况，应立即采取相应应对措施并报告实验室管理员或相关人员。
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水溶液及30％(质量)的氯乙醇水溶液作原料，反应器投
料氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1∶1，混合液相的密度
为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应
温度下反应速率常数等于5.2 l／(mol·h)。要求转化率达
到95％。(1)若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体
积。(2)若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。
2020/10/15
解：计量方程式可写成：A＋B
P＋D＋S
①各组分的分子量 MA= 80.5 MB= 84 MP= 62
②各组分的摩尔处理量NP = 20/62 = 0.3226 mol/h NA0 = NB0 = NP / 0.95 = 0.3396 mol/h
③求两股物料的重量流量
0.3WA/80.5 = 0.15WB/84 = 0.3396 mol/h ∴ WA= 91.126 kg/h WB= 190.167 kg/h
ห้องสมุดไป่ตู้
单位时间 A的流入量
单A的位流时出间量
单位时间 A的反应量
的反积应累器速中度A
0
0
rA VR
即： rA VR
d（VRC
）
A
dt
2020/10/15
d（VRC A） dt
(2.1-1)
或：
n A0
dx A dt
= rA VR
积分得：t nA0
xA 0
dxA rA VR
(2.1-2)
※间歇反应器的设计基础式※
2 均相反应过程
§2.1 间歇反应器 §2.2 平推流反应器 §2.3 全混流反应器 §2.4 多釜串联全混流反应器 §2.5 反应器型式和操作方式的评选 §2.6 反应器的热衡算与热稳定性
2020/10/15
主要讲述理想反应器的设计原理及反 应器的选型。
要求掌握的内容： 1.理想反应器的设计计算方法 2.根据化学反应的动力学特性来选择 合适的反应器型式
时间应是(t + t0) ∴反应器的有效体积为
VR = v0 (t + t0)
(2.1-5)
式中：t0是辅助生产时间，包括加料、出料、
清洗反应器和物料的升温、冷却。v0是平均每
小时反应物料的体积处理量。
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3.反应器实际体积V的计算
反应器的实际体积是考虑了装料系数后
的实际体积(不包括换热器搅拌器的体积)。
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反应器操作中的几个术语
1.反应时间：是指反应物料进入反应器后，从 实际发生反应的时刻起，到反应达某个转化率 时所需的时间。(主要用于间歇反应器) 2.停留时间：是指反应物料从进入反应器的时 刻算起到它们离开反应器的时刻为止所用的时 间。(主要用于连续流动反应器)。
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⑥反应器实际体积
V VR = 1275.893 l
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§2.2 平推流反应器
工业上的管式反应器其长径比较大的可近似地按平推流反
应器处理。
一、平推流反应器的特征
0
Z/2
Z
1.通过反应器的物料质点，沿同一方
向以同一流速流动，在流动方向上没 CA
有返混。
CA0
2.所有物料质点在反应器中的停留时 间都相同。 3.同一截面上的物料浓度相同、温度
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0 FA0 FA
dZ FA+dFA
Z FAf
dVR
单位时间 A的流入量
单A的位流时出间量
恒容时：t CA dCA
r CA0
A
(2.1-3)
t CA0
xA 0
dxA rA
(2.1-4)
无论是等温变温等容变容(2.1-2)式均成立。
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2.反应器有效体积VR的计算
由(2.1-2)式所得的时间是指在一定的操作条 件下，为达到所要求转化率xA所需的反应时间, 而不是每批操作所需的时间，每批操作所需的
V VR
(2.1-6)
式中：Ф是装料系数，一般为0.4～0.85，不
起泡、不沸腾物料取0.7～0.85，起泡、沸腾
物料取0.4～0.6。
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[例2.1-1] 在等温间歇反应器进行氯乙醇的皂化反应
ClCH2CH2 OH ＋NaHCO3
OHCH2CH2OH ＋NaCl＋CO2
生产乙二醇，产量为20kg／h。使用15％(质量)NaHCO3
W = WA＋WB= 281.239 kg/h
v0= W/ρ= 281.239/1.02 = 275.78 l/h
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④反应时间
t CA0
xA 0
dxA rA
1 kCA0
xA dxA 1 xA 2.97 h 0 (1 xA )2 kCA0 1 xA
⑤反应器有效体积 VR= v0 (t+t0) = 275.78×(2.97+0.5) = 956.92 l
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图2.1-1带搅拌的釜式反应器
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一、间歇反应器特点
1. 反应物料一次加入，产物一次取出。 2.非稳态操作，反应器内浓度、温度随反应时
间连续变化。 3.同一瞬时，反应器内各点温度相同、浓度相
同。
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二、间歇反应器体积计算
1.反应时间的计算
以反应物A为关键组分，A的反应速率记作 （-rA），根据间歇反应器的特点，在单位时间 内对整个反应器作物料衡算：
3.平均停留时间： 流体微元平均经历的时间称为 平均停留时间。 4.空时：反应器的有效体积VR与进料的体积流量 v0之比。物理意义是处理一个反应器体积的物料 所需要的时间。
VR
v0
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5.空速：空时的倒数。物理意义是单位时间可以 处理多少个反应器体积的物料。
SV
1
※空时、空速用于连续流动反应器。进料体积流
量按反应器入口处温度、压力求取。
6.返混：具有不同停留时间的流体微元之间的混 合称为返混。
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§2.1 间歇反应器
（间歇操作搅拌釜式反应器） 分批式(又称间歇式)操作，是指反应 物料一次加入反应器内，而在反应过程中 不再向反应器投料，也不向外排出反应物， 待反应达到要求的转化率后再全部放出反 应产物。
CAout
CA CA0
管长
Z/2
Z
0
相同。
CAout
Z/2 Z
4.物料的温度、浓度沿管长连续变化。
时间 图 3.4-1 平推流反应器图示
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二、平推流反应器设计
1. 平推流反应器的设计方程 根据平推流反应器的特点，可取反应器中一
微元段作物料衡算，然后沿管长对整个反应器积 分，就可得到平推流反应器的设计基础式。