《釜式反应器》PPT课件

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1、精细化工过程与设备应用化学教研室孟小华2021/8/7第二章釜式反应器2021/8/72.1概述2.2间歇操作釜式反应器计算2.3连续操作釜式反应器计算2.4搅拌器2.5传热装置主要内容2021/8/72.1概述2.1.1釜式反应器构型1.釜体2.搅拌装置3.轴封4.换热装置封头筒体釜底手（人）孔透视镜工艺接管口2.1.2釜式反应器特点及其应用釜式反应器的特点：结构简单、加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大。釜式反应器可用于气－液、液－液和液－固相反应。2021/8/72021/8/72021/8/72.2间歇操作釜式反应器计算理想混合反应器：釜内物料完

2、全混合，浓度、温度处处相等。间歇操作：反应参数随时间变化。等容过程。先求得为达到一定转化率所需的反应时间，然后结合非生产时间和每小时要求处理的物料量，计算反应器体积。2.2.1反应时间反应时间计算式根据反应器物料衡算推导。①由于反应器内浓度、温度均一．不随位置而变，故可对整个反应器有效体积(反应体积)进行物料衡算。②间歇操作．进料项和出料项均为零。2021/8/72.2间歇操作釜式反应器计算等容过程VR不变找出反应速度与转化率之间的函数关系2021/8/72.2间歇操作釜式反应器计算对于一级反应A→R，反应速度方程式为等温过程k为常数对于二级反应2A→B+C或A+B→C+D,

3、nA0=nB0。反应速度方程式为：2021/8/7反应级数反应速率残余浓度式转化率式n=0n=1n=2n级n≠1理想间歇反应器中整级数单反应的反应结果表达式2021/8/72.2间歇操作釜式反应器计算2.2.2反应器有效体积VRV0：平均每小时需耍处理的物料体积，m3·h-1τ`：非生产时间，h反应器总体积V包括有效体积、分离空间、辅助部件占有体积装料系数对于不起泡、不沸腾的物料对于起泡、沸腾的物料2021/8/72.2间歇操作釜式反应器计算例2.1在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，反应式为反应在等温下进行，温度为100℃，进料配比为乙酸／丁醇＝1：

4、4.97(物质的量比)、以少量硫酸为催化剂。当使用过量丁醇时，其动力学方程式为。下标A表示乙酸。在上述条件下，反应速度常数k为1.04m3·kmol-1·h-1，反应物密度ρ为750kg·m-3，并假设反应前后不变。每天生产2400kg乙酸丁酯(不考虑分离过程损失)，如要求乙酸转化率为50％，每批非生产时间为0.5h，试计算反应器的有效体积。2021/8/7解(1)计算反应时间(2)计算有效体积VR每小时处理总原料量为每小时处理原料体积为故反应器有效体积为每天生产2400kg乙酸丁酯，则每小时乙酸用量为2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算浓度位置位置浓度理想混合反应器

5、：釜内物料完全混合，浓度、温度处处相等。连续操作：反应参数不随时间变化。2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.1单段连续釜式反应器对全釜有效体积和任意时间间隔作物料衡算等容一级反应等容二级反应（等温过程）2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.1单段连续釜式反应器例2-3在搅拌良好的釜式反应器内连续操作生产乙酸丁酯，反应条件和产量与例2．1相同，试计算连续釜式反应器的有效体积。解由例2.1已计算出V0=0.98m3·h-1,xAf=0.5,CA0=1.75kmol·m-3,k=1.04m3·kmol-1·h-1等容二级反应2021/8/72.3连续操

6、作釜式反应器计算2.3.2多段连续釜式反应器计算目的：根据任务计算达到一定转化率所需釜段数，各段釜体积及相应转化率。V0=V01=V02=V0i=V0N如对第i段釜进行物料衡算…12iN2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.2多段连续釜式反应器解析法一级反应第一段第二段第三段第N段2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.2多段连续釜式反应器如各段反应器体积相同：温度相同：二级反应温度体积相同2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.2多段连续釜式反应器例2．4用二段连续釜式反应器生产乙酸丁酯，第一段乙酸的转化率xAl为32.3％，第二段转化

7、率xA2为50％，反应条件和产量同例2.1。计算各段反应器的有效体积。解由例2.1已计算出V0=0.98m3·h-1,xAf=0.5,CA0=1.75kmol·m-3,k=1.04m3·kmol-1·h-1第一段第二段2021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3.2多段连续釜式反应器（2）图解法根据动力学方程式或实验数据作出操作温度下的rA~CA的关系曲线。作出相同温度下由某段反应器物料衡算式所表示的rA~CA操作线，CArA斜率二级反应CAi+12021/8/72.3连续操作釜式反应器计算2.3