均相反应器的选择-文档资料
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化学反应⼯程第三章均相理想反应器第三章均相理想反应器反应器的开发主要有两个任务:1.优化设计—反应器选型、定尺⼨、确定操作条件。
2.优化操作—根据实际操作情况,修正反应器的数学模型参数,优化操作条件。
最根本任务—最⾼的经济和社会效益。
3.1 反应器设计基础3.1.1反应器中流体的流动与混合理想反应器的分类对理想反应器(ideal reactor),主要讨论三种类型:1.间歇反应器(Batch Reactor—BR);2.平推流反应器(Plug /Piston Flow Reactor—PFR);3.全混流反应器(Continuously Stirred Tank Reactor—CSTR)。
返混(back mixing)—不同停留时间的粒⼦之间的混合;混合(mixing)—不同空间位置的粒⼦之间的混合。
注意:返混≠混合!平推流—物料以均⼀流速向前推进。
特点是粒⼦在反应器中的停留时间相同,不存在返混。
T、P、C i随轴向位置变(齐头并进⽆返混,变化随轴不随径)。
全混流(理想混合)—物料进⼊反应器后能够达到瞬间的完全混合。
特点是反应器内各处的T、P、C i相同,物性不随反应器的位置变,返混达到最⼤。
3.1.2 反应器设计的基础⽅程反应器的⼯艺设计包括两⽅⾯的内容:1.由给定⽣产任务和原料条件设计反应器;2.对已有的反应器进⾏较核,看达到质量要求时,产量是否能保证,或达到产量时,质量能否保证。
反应器设计的基础⽅程主要是:1.动⼒学⽅程;2.物料衡算⽅程;3.热量衡算⽅程;4.动量衡算⽅程。
⼀、物料衡算⽅程对反应器内选取的⼀个微元,在单位时间内,对物质A有:进⼊量=排出量+反应消耗量+积累量(3.1-1)⽤符号表⽰:F in F out F r F b即:F in=F out+F r+F b(3.1-2) 1.对间操作,反应过程⽆进料和出料,即:F in=F out=0则:-F r=F b(3.1-4) 反应量等于负积累量。
长沙学院教案(课时备课)第 十 章 均 相 反 应 器本章教学要求:了解均相反应动力学方程,熟悉均相反应器的优化和反应器的选择,掌握间歇操作反应器,连续操作管式、釜式反应器内进行简单反应时反应时间和反应器体积的计算,以及多釜串联反应器内进行一级简单反应时反应时间和反应器体积的计算。
本章重点:几种典型反应器内进行简单反应时反应时间和反应器体积的计算,以及多釜串联反应器内进行一级简单反应时反应时间和反应器体积的计算。
本章难点:均相反应器的优化,反应器的选择。
§1 均相反应动力学一.动力学模型1.不可逆简单反应:R A k −→− nAA kc r =-)(2.可逆反应:2121n Rn A A c k c k r -=-)(3.平行反应:2121n An A A c k c k r -=-)( 4.串联反应:S R A k k −→−−→−21 11n A A c k r =-)(, 2121n Rn A R c k c k r -=,22n R R c k r = 式中:n ——反应级数;k ——反应速率常数,RT E Ae k /-=。
二.浓度效应和温度效应 1.浓度效应:反应级数是浓度对反应速率影响的敏感因素(↑↑A r n 一定浓度下,,),除浓度外的其它条件,很多是通过对浓度的改变来影响反应速率的。
2.温度效应:活化能是温度对反应速率影响的敏感因素(↑↑k E ,一定温度下,),除温度外的其它条件,很多是通过对温度的改变来影响反应速率的。
三.化学反应器的设计计算 1.计算内容:反应器设计计算主要是确定反应器的生产能力,即完成一定生产任务所需反应器的体积(反应器的设计计算还包括反应器造型、结构设计及其参数确定、工艺参数的确定等内容)。
2.反应器的物料衡算 (1)通式:反应物加入速率=反应物引出速率+反应物消耗速率+反应物积累速率 对某一组分:[加入速率]=[引出速率]+[消耗速率]+[积累速率]若反应器内物料组成均匀,可对整个反应器作衡算;若物料组成随反应器 内位置而变,则必须对微元反应体积作衡算。