《理想流动式反应器》PPT课件

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1、第二章理想反应器计算几种简单反应器1.间歇操作釜式反应器BatchReactor2.连续操作平推流反应器Piston(Plug)FlowReactor3.连续操作釜式反应器ContinuantStirredTankReactor（流加操作釜式反应器SemibatchReactor）定态(积累项=0)steadystate非定态(有积累项)transientstate间歇反应器(无流入,流出项)定态下的流动式反应器（无积累项）反应器物料衡算(各组分的mol数)=0(mol/s)流入项流出项反应项积累项+++(源项)(dCA/dt)反应器热量衡算(J/s)定

2、态(积累项=0)steadystate非定态(有积累项)transientstate间歇反应器(无流入,流出项)定态下的流动式反应器（无积累项）=0(J/s)流入项流出项反应项积累项+++(源项)(dT/dt)+换热项第一节间歇釜反应器计算APt=0,CA0=nA0/V求釜内浓度达CA时所需时间t恒容反应取一小滴液即代表全釜V1/(-rA)CACACA0XA1/(-rA)01XA(-rA)CACACA0tt/CA0某时刻作化学反应的摩尔衡算V(-rA)dt=-VdCA(-rA)dt=-dCA(各种一,二级反应的公式见书上p19,p21)例:例：间歇釜反应

3、器(有反应热时的计算)tx001绝热反应器等温反应吸热反应放热反应X00.10.2--------TT0√√k(T)k(T0)√√t0√√必需作热量衡算才能求得每一瞬时的T.对绝热反应器有T=f(x)数值解:设反应为AP非绝热非等温间歇反应器(参见p41)dT/dt=k(1–x)+UA(T–Tm)/VCv发热量=釜内温升⊿T(nt)Cv’nA0⊿X(-⊿H)=⊿Tn0(1+X)Cv’⊿T=[(nA0/n0)(-⊿H)/Cv’(1+X)]⊿X=f(x)≈⊿X=(nA0/n0)(-⊿H)/Cv’=yA0(-⊿H)/Cv’=CA0(-⊿H)/Cv,

4、(Cv=Cv’/M)量纲为[J/℃g混合物],设t=0时釜温为T0,转化率为X0反应热为(-⊿H)[kJ/molA]料液热容为Cv’[J/℃mol混合物]绝热反应器的热量衡算方程:称绝热温升,量纲为[℃]U换热系数[kW/0Km2]A换热面积[m2]k[s-1]考虑A的不可逆异构化反应：该反应为一级反应，在163℃时k=0.8h-1，活化能E为12kJ/mol，反应热(-ΔHT0)为83kJ/mol。A的分子量为250，A和B的热容为，比重为反应在绝热间歇反应釜中进行。料液予热至163℃后加入反应器，求反应到A的转化率为97%，所需反应时间t及反应结束

5、时釜内温度T。2)每天处理3000kg的反应物A，(反应结束后排料时间可忽略不计)求反应釜的体积V。3)为避免高温反应，要求反应在恒温操作，反应温度为163℃,用50℃循环冷却水控制温度，换热系数U为1kW0Km2求反应釜的体积V及所需换热面积A例x00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.97T/0K436452.6469.2485.8502.4519.0535.6552.2568.8585.4597.0k0.80.91.011.121.2391.3581.4801.601.7321.861.953k(1-x)0.80.810.808

6、0.7840.7430.6790.5920.480.3460.1860.1371/k(1-x)1.251.2341.2381.2751.3461.4721.6892.082.8905.3767.299t=(1.25+1.234+1.238+1.275+1,346+1.472+1.689+2.08+2.89+5.376)(0.1)+(0.07)(7.299)=1.98+0.51=2.49h反应结束时釜内温度T=5970K=3240C2)用以上列表方法可得：t＝2.49h，每天完成：24/2.49＝9.6（批）；每批处理量：3000/9.6＝312.5（kg

7、／批）；反应器体积为：VR＝312.5/0.9＝347（L）；装载系数设为0.7，釜体积为500(L)3）对恒温全混釜，反应时间为：每天完成：24/4.38＝5.48（批）；每批处理量：3000/5.48＝547.4（kg／批）=2.18kgmol／批；反应器体积为：VR＝547.4/0.9＝608（L）；装载系数设为0.7，釜体积为868(L)此为放热反应，要维持恒温，要移出热量Q：ΔT=T-50=1130CU=0.3kW0Km2A=40/133/0.3=1m2所需换热面积A=1m2XfFAftvFA0=vCA0VLlCACA0CA0取一微元(给定体积

8、V和时间t)第二节平推流反应器连续操作讨论定常态(steadystate),状态