管式反应器课程设计报告书
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反应器设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习反应器设计的基本原理和方法,使学生掌握化学反应器的设计和分析能力。
具体目标如下:1.掌握化学反应器的基本类型及其工作原理。
2.了解反应器设计的主要参数和计算方法。
3.理解反应器操作条件对反应结果的影响。
4.能够运用反应器设计的基本理论解决实际问题。
5.能够独立完成反应器设计的相关计算和分析。
6.能够阅读和理解反应器设计的英文文献。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和科学精神。
2.增强学生对化学工程学科的兴趣和热情。
3.培养学生关注社会发展和环境保护的责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.反应器类型的介绍和分析。
包括釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。
2.反应器设计的基本参数和计算方法。
如反应器的体积、压力、温度、流量等。
3.反应器操作条件对反应结果的影响。
如温度、压力、搅拌速度等。
4.反应器设计的实例分析。
通过具体案例,使学生掌握反应器设计的过程和方法。
三、教学方法本课程将采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:通过讲解反应器设计的基本原理和概念,使学生掌握相关知识。
2.讨论法:通过分组讨论,引导学生深入思考和理解反应器设计的实际问题。
3.案例分析法:通过分析具体案例,使学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法:通过实验操作,使学生了解反应器的工作原理和操作方法。
四、教学资源本课程将采用教材《化学反应器设计》为主要教学资源。
同时,还将利用参考书、多媒体资料、实验设备等辅助教学资源。
这些资源将有助于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用以下评估方式:1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等方式,评估学生的参与度和积极性。
2.作业:布置相关的反应器设计练习题,评估学生对知识的理解和运用能力。
3.考试:定期进行反应器设计相关的考试,评估学生的知识掌握和应用能力。
化工专业实验预习报告“管式反应器流动特性”实验报告学生姓名:班级:学号:实验组号:同组姓名:实验时间:任课老师:撰写实验报告时间:20 年月日管式反应器流动特性测定实验1 实验目的1.了解连续均相管式循环反应器的返混特性; 2.分析观察连续均相管式循环反应器的流动特征; 3.研究不同循环比下的返混程度,计算模型参数n 。
2 实验原理及要点在工业生产上,对某些反应为了控制反应物的合适浓度,以便控制温度、转化率和收率,同时需要使物料在反应器内由足够的停留时间,并具有一定的线速度,而将反应物的一部分物料返回到反应器进口,使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。
在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
对于这种反应器循环与返混之间的关系,需要通过实验来测定。
在连续均相管式循环反应器中,若循环流量等于零,则反应器的返混程度与平推流反应器相近,由于管内流体的速度分布和扩散,会造成较小的返混。
若有循环操作,则反应器出口的流体被强制返回反应器入口,也就是返混。
返混程度的大小与循环流量有关,通常定义循环比R 为:流量离开反应器物料的体积循环物料的体积流量R (1)其中,离开反应器物料的体积流量就等于进料的体积流量循环比R 是连续均相管式循环反应器的重要特征,可自零变至无穷大。
当R=0时,相当于平推流管式反应器; 当R=∞时,相当于全混流反应器。
因此,对于连续均相管式循环反应器,可以通过调节循环比R ,得到不同返混程度的反应系统。
一般情况下,循环比大于20时,系统的返混特性已经非常接近全混流反应器。
返混程度的大小,一般很难直接测定,通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同的停留时间分布可以有不同的返混情况,即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系,因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。
4 管式反应器4.1在常压及800℃等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应:6532664+→+C H CH H C H CH在反应条件下该反应的速率方程为:0.51.5,/.=T H r C C mol l s式中C T 及C H 分别为甲苯及氢的浓度,mol/l ,原料处理量为2kmol/h ,其中甲苯与氢的摩尔比等于1。
若反应器的直径为50mm ,试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。
解:根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程,原料甲苯与氢的摩尔比等于1,即:00=T H C C ,则有:0(1)==-T H T T C C C X 示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢,其中:53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s 所以,所需反应器体积为:00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰T T X X T Tr T T T HT T T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以,反应器的长度为:23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据,改用活塞流反应器生产乙二醇,试计算所需的反应体积,并与间歇釜式反应器进行比较。
解:题给条件说明该反应为液相反应,可视为恒容过程,在习题3.2中已算出:0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C mol l 所以,所需反应器体积:00000000(1)()275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-⨯-⎰A X Ar A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X l kC X 由计算结果可知,活塞流反应器的反应体积小,间歇釜式反应器的反应体积大,这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。
化学化工学院化工专业课程设计设计题目:管式反应器设计化工系化工专业课程设计——设计文档质量评分表(100分)评委签名: 日期:目录绪论 .........................................................错误!未定义书签。
1设计内容与方法介绍..........................................错误!未定义书签。
反应器设计概述............................................错误!未定义书签。
设计内容..................................................错误!未定义书签。
生产方法介绍..............................................错误!未定义书签。
反应器类型特点............................................错误!未定义书签。
反应器选择及操作条件说明..................................错误!未定义书签。
2工艺计算....................................................错误!未定义书签。
主要物性数据..............................................错误!未定义书签。
计算,确定管长,主副反应收率.............................错误!未定义书签。
管数计算..................................................错误!未定义书签。
3压降计算公式................................................错误!未定义书签。
4催化剂用量计算..............................................错误!未定义书签。
管式循环反应器流动特性测定实验报告实验目的1. 了解管式循环反应器的流动特性;2. 熟悉实验流程,掌握实验操作方法;3. 掌握测量仪器的使用方法。
实验仪器管式循环反应器、转子流量计、数字式多功能振荡器、数字式恒温水浴锅、热电偶温度计、玻璃观察窗等。
实验原理管式循环反应器是将两种或多种物质在管内进行反应的一种装置。
管式循环反应器的反应液是在一定流量的情况下通过管内进行循环,使反应液得以充分的混合和反应。
由于管式循环反应器的反应液流动状态非常复杂,需要进行流动特性测定来确定其流体力学参数。
流动特性主要包括雷诺数、流速、流量、平均流速、初始浓度等参数的测量。
对于流量的测量,常常采用转子流量计;对于反应液的混合情况的测量,常常采用数字式多功能振荡器;对于反应过程中温度的控制,常用恒温水浴锅进行控制。
同时还需要通过热电偶温度计对反应液的温度进行实时监测,以防止因温度过高或过低导致反应失效。
实验步骤1. 将管式循环反应器准备好,并设定好反应条件;2. 将数字式多功能振荡器安装在反应器上,并将时间参数和转速参数设定好;3. 将转子流量计安装在管式反应器上;4. 将恒温水浴锅置于装置下方,并加入足够的水,并调节恒温水浴锅的温度为设定温度;5. 等待水温稳定后,打开数字式多功能振荡器和转子流量计,并开始进行反应实验;6. 在实验过程中,实时记录流速、流量、平均流速、初始浓度等参数,并通过热电偶温度计对反应液的温度进行实时监测;7. 实验结束后,关闭数字式多功能振荡器和转子流量计,并将反应器内的反应液处理干净。
实验结果与分析通过实验,测量出了管式循环反应器的各项流动特性参数,并进行了分析。
其中,雷诺数是反应液流动状态复杂度的一个指标,流速和流量是反应液流动速度的两个参数,平均流速是反应液整体流动速度的平均值,初始浓度则是反应液初始的浓度值。
在实验中发现,控制反应液的温度非常关键,温度过高会导致反应剧烈、过快,而温度过低则会导致反应缓慢甚至停滞。
化学化工学院化工专业课程设计设计题目:管式反应器设计化工系化工专业课程设计一一设计文档质量评分表(100分)评委签名:口期:目录绪论 (1)1设计容与方法介绍 (2)1.1反应器设计概述 (2)1.2设计容 (2)1. 3生产方法介绍 (3)1.4反应器类型特点 (3)1. 5反应器选择及操作条件说明 (4)2工艺计算 (5)2.1主要物性数据 (5)2.2MATLAB计算,确定管长,主副反应收率 (5)2.3管数计算 (6)3压降计算公式 (7)4催化剂用量计算 (7)5换热面积计算 (7)6反应器外径计算 (8)7壁厚计算 (8)8筒体封头计算 (9)9管板厚度计算 (9)10设计结果汇总 (9)设计小结 (10)绪论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。
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。
管式反应器在近40年里,由于其体积小,效率高的特点,在化工中的应用与发展十分迅速。
因此,对管式反应器的研究具有深远的意义。
我国自20世纪80年代引进这一先进技术后,由化工研究院、南华集团和工业大学在“七五”期间承担了管式反应器的国家攻关项目,大学在“八五”、“九五”、“十五”期间也承担了管式反应器的国家攻关项目和有关基础研究工作。
一些研究、和高校大力协同,积极开展基础研究工作和承担工程项目,至今取得了很大的成绩,填补了这一领域的空白。
随着现代高科技的发展,我国研制的新型管式反应器也必将赶上世界先进水平,在化工界占有一席之地。
青海大学化学反应工程实验指导书化学反应工程实验室2016年10月实验一管式反应器流动特性测定实验一.实验装置图二.设备特点实验装置由管式反应器和循环系统组成。
循环泵开关在仪表屏上控制,流量由循环管阀门控制,流量直接显示在仪表屏上,单位是:升/小时。
实验时,进水从转子流量计调节流入系统,稳定后在系统的入口处(反应管下部进样口)快速注入示踪剂(0.5ml左右),由系统出口处电导电极检测示踪剂浓度变化,并显示在电导仪上,并可由记录仪记录。
电导仪输出的毫伏信号经电缆进入A/D卡,A/D卡将模拟信号转换成数字信号,由计算机集中采集、显示并记录,实验结束后,计算机可将实验数据及计算结果储存或打印出来。
三.设备主要部件1.管式反应器:连续均相管式反应器,内装磁拉西环为填料;2.循环泵:通过调节阀调节不同的循环水量,从而改变循环比;3.流量显示仪:显示循环水流量,并控制循环泵的启动;4.转子流量计:调节总的进水流量;5.电导仪:用电导电极测定示踪剂浓度变化,并显示在电导仪上;四.操作要点操作要点(1)实验循环比做三个,R=0,5,10;注入示踪剂要小于1ml;(2)调节流量稳定后方可注入示踪剂,整个操作过程中注意控制流量;(3)为便于观察,示踪剂中加入了颜料。
抽取时勿吸入底层晶体,以免堵塞。
(4)示踪剂要求一次迅速注入;若遇针头堵塞,不可强行推入,应拔出后重新操作;(5)一旦失误,应等示踪剂出峰全部走平后,再重做。
五.分析方法示踪剂KCL是强电介质,实验中通过测定溶液电导率变化来检测示踪剂浓度变化,从而显示其停留时间。
六. 教学实验要求1.实验简介 1.1 实验原理停留时间分布的实验在工业生产上,对某些反应为了控制反应物的合适浓度,以便控制温度、转化率和收率,同时需要使物料在反应器内由足够的停留时间,并具有一定的线速度,而将反应物的一部分物料返回到反应器进口,使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。
在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
管式循环反应器停留时间测定实验报告管式循环反应器是一种高效的化学反应器,广泛应用于化学工业的生产和实验室中的研究。
在管式循环反应器中,反应物在流经连续的反应器管道时进行反应。
停留时间是管式循环反应器中的一个重要参数,它表示反应物在反应器中停留的时间。
本实验旨在利用染料吸附法和色度法测量管式循环反应器的停留时间。
实验原理和方法:1. 染料吸附法:根据Fick定律,液体中的染料从高浓度处向低浓度处扩散。
在管式循环反应器中,加入一定量的染料,当染料从管道的进口流入后,它会在循环中随着反应物一起流动,当染料能够在反应器内完全扩散时,记录下染料从进口到出口的时间t,即为反应器中的停留时间。
2. 色度法:将管式循环反应器加热并加入一定量的染料,当染料在反应器中扩散时,取出样品,并用分光光度计测定其吸光度A。
根据Beers定律,A=kcl,其中c为染料浓度,l为光路长度,k为比例常数。
测出A和l,可以计算出c,进而计算出反应器中的停留时间。
实验步骤:1. 制作管式循环反应器:利用玻璃管和管夹制作管式循环反应器,将管道连接起来,确保管道间隙无泄漏。
2. 准备染料:制备一定浓度的孔雀绿溶液,将其装入注射器中备用。
3. 进行染料吸附法测定:将注射器连接到反应器的进口,打开泵进行循环,当反应器内染料扩散均匀时,记录下染料从进口流到出口所用的时间t,即为反应器中的停留时间。
4. 进行色度法测定:将反应器加热至设定温度,加入一定量的孔雀绿溶液,当染料扩散均匀时,取出样品并用分光光度计测定其吸光度A,计算出染料的浓度c,进而计算出反应器中的停留时间。
实验结果和分析:在染料吸附法中,得到的管式循环反应器的停留时间为12秒。
在色度法中,测得的染料浓度为0.02mol/L,根据比例关系计算出反应器中的停留时间为8秒。
两种方法得到的结果略有差异,染料吸附法所得的结果相对较长,而色度法所得的结果较短。
实验结论:本实验采用了染料吸附法和色度法两种方法,测定了管式循环反应器的停留时间。
反应器的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解反应器的基本概念、类型和原理,掌握反应器的设计和操作方法,培养学生对化学反应工程的认识和兴趣。
1.掌握反应器的定义、分类和基本原理。
2.了解不同类型反应器的结构和特点。
3.掌握反应器的操作条件和优化方法。
4.能够根据反应类型和需求选择合适的反应器。
5.能够分析反应器的设计和操作问题,提出解决方案。
6.能够运用反应器原理进行化学反应工程的分析和设计。
情感态度价值观目标:1.培养学生对化学反应工程学科的兴趣和热情。
2.培养学生对科学研究的严谨态度和团队合作精神。
3.培养学生对环境保护和可持续发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括反应器的基本概念、类型和原理,反应器的设计和操作方法。
1.反应器的基本概念:反应器的定义、作用和分类。
2.反应器的类型:釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。
3.反应器的基本原理:质量守恒、能量守恒、速率定律等。
4.反应器的设计:反应器尺寸、操作条件、催化剂选择等。
5.反应器的操作方法:温度控制、压力控制、液位控制等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握反应器的基本概念和原理。
2.讨论法:通过小组讨论,让学生深入理解和分析反应器的设计和操作问题。
3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生学会运用反应器原理解决实际问题。
4.实验法:通过实验操作,让学生直观地了解反应器的运行原理和操作方法。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材:选用权威、实用的反应器教材作为主要教学资源。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT、视频等多媒体资料,增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备:配置齐全的实验设备,让学生能够亲自动手操作,提高实践能力。
管道反应器课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解管道反应器的基本概念、分类和结构特点;2. 掌握管道反应器内流体流动与传质的基本原理;3. 掌握管道反应器的设计方法及工艺参数的优化;4. 了解管道反应器在化工生产中的应用及发展趋势。
技能目标:1. 能够运用所学知识分析和解决管道反应器在实际工程中的问题;2. 能够运用流体流动与传质原理,进行管道反应器的设计与优化;3. 能够运用文献检索、资料查阅等方法,获取与管道反应器相关的信息。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化学工程学科的兴趣,提高学生的专业认同感;2. 培养学生的团队合作意识,提高学生在团队中的沟通与协作能力;3. 增强学生的环保意识,认识到化学反应器在绿色化工生产中的重要作用。
本课程针对高中化学学科,结合学生年级特点,以实用性为导向,注重理论联系实际。
通过本课程的学习,使学生能够掌握管道反应器的基本知识,具备一定的设计与优化能力,并培养学生的环保意识和团队合作精神,为后续相关专业课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 管道反应器基本概念:反应器分类、结构特点及其在化工生产中的应用;教材章节:第二章第一节2. 管道反应器内流体流动与传质:流体流动基本方程、传质方程及其在反应器设计中的应用;教材章节:第二章第二节3. 管道反应器设计方法:反应器设计原理、工艺参数优化方法及案例分析;教材章节:第二章第三节4. 管道反应器在化工生产中的应用:典型工艺流程、反应器选型及操作条件优化;教材章节:第二章第四节5. 管道反应器发展趋势:绿色化工生产中的反应器技术、新型反应器研发动态;教材章节:第二章第五节本教学内容根据课程目标,以系统性、科学性为原则,结合教材章节进行组织。
教学大纲明确,内容包括基本概念、流体流动与传质、设计方法、应用及发展趋势,旨在帮助学生全面掌握管道反应器相关知识,为实际工程应用奠定基础。
教学进度安排合理,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
管式反应器(上毕业论文题目管式反应器操作与控制专业应用化工生产技术年级姓名指导教师定稿日期:2013年 5月 25日目录一、管式反应器的概述 (1)二、管式反应器的特点 (2)三、管式反应器的分类 (3)四、管式反应器的日常维护 (5)五、管式反应器故障分析及处理 (5)六、关于管式反应器的计算 (7)七、管式反应器生产实例 (12)八、相关习题 (15)(一)判断题 (15)(二)选择题 (15)(三)填空题 (15)(四)问答题 (15)(五)参考答案 (15)结语 (16)参考文献 (16)致谢 (17)管式反应器操作与控制一、管式反应器的概述管式反应器是一种呈管状、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。
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。
二、管式反应器的特点1、反应物的分子在反应器内停留时间相等,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、管式反应器的单位反应器体积具有较大的换热面,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返混小,反应速度快,流速快,所以它的生产率高。
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于理想置换流。
6、反应器内各处的浓度未必相等,反应速率随空间位置而变化;7、由于径向具有严格均匀的速度分布,也就是在径向不存在浓度变化,所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。