《釜式反应器》PPT课件

《《釜式反应器》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章釜式反应器1.间歇反应器的设计计算方法要求掌握的内容：主要讲釜式反应器的设计原理2.全混流反应器的设计计算方法釜式反应器用夹套和内设管束换热的釜式反应器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)。3.1、反应器操作中的几个术语４.空时：是反应器的有效体积Vr与进料的体积流量Q0之比。物理意义是处理一个反应器体积的物料所需要的

2、时间。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。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。一、.间歇釜式反应器的特点3.2等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）图3.1-1带有搅拌器的釜式反应器二、反应时间及反应体积的计算对于反应根据间歇反应器的特点对整个反应器作组分A的物料衡算反应器内组分A的积累量组分A的流入量组分A的流出量组分A的反应量

3、=++001.反应时间无论是等温或变温、等容或变容上式均成立。对于非等温过程，上式应与热平衡方程联立求解。恒容时：间歇反应器的设计基础式在等温间歇釜式反应器中进行α级不可逆反应等温间歇釜式反应器的反应过程可视为等容过程，对于一级不可逆反应：3.反应器有效体积Vr的计算反应器的有效体积Vr=Q0(t＋t0)式中：Q0是单位时间内处理的反应物料的体积。2.每批操作所需的时间由(3.7)式所得的时间是指在一定的操作条件下，为达所要求转化率xA所需的反应时间，每批操作所需的时间是(t＋t0)。t0是辅助生产时间，包括加料、排

4、料、清洗反应器和物料的升温、冷却。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)。式中：f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反应器实际体积V的计算每天生产乙二醇12000kg。原料中反应组分的质量比A:B:S=1:2:1.35，反应液的密度为1020kg/m3,反应温度为100℃，反应速率方程为rA=k1(CACB-CRCS/K)在100℃k1=4.76×10-4K/(mol·min)，K=2.92。要求乙酸转化率达到35

5、％。(1)若辅助时间为1h，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。[例3.1]在等温间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应1.计算各组分的分子量MA=60MB=46MR=88MS=18解：原料处理量2.计算乙酸处理量及原料处理量乙酸处理量3.计算原料液中各组分的起始浓度4.各组分瞬间浓度与转化率之间的关系：5.反应速率方程6.计算反应时间Vr=Q0(t＋t0)=4.155×(118.8/60+1)=12.38m37.反应器有效体积8.反应器实际体积通过上式，只要CR和t的关系，即可用

6、解析法或图解法求得满足单位时间产品产量最大所必须的条件——最优反应时间。对时间t求导并令（1）目标函数为反应器的平均生产速率FRkmol/h3.2.2最优反应时间①.用速率式计算出t～xA的关系⑥.M点的横座标为最优反应时间②.由产品与xA的关系计算CR～t关系③.作CR～t图④.作⑤.自A(-t0，0)做CR～t曲线的切线，切点为M，斜率MD/AD=dCR/dt图3.2平均生产速率最大图解法示意图A0DtCRMN图解法应用上式可求得满足单位生产量的总费用最小所必须的条件——最优反应时间。(2).目标函数为单位生产量

7、的总费用AT若以α表示在反应操作时的操作费用(元/小时)，α0为非生产性操作时的费用(元/时)；αf表示固定消费(元)。则单位生产量的总费用AT为：将上式对求导并令其等于零，即可得：B0EtCRGN图3.2b总费用最小图解法示意图③.自B做CR～t曲线的切线，切点G，斜率GE/BE=dCR/dt④.G点的横座标为最优反应时间图解法②.作①.作CR～t图3.3等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）设在间歇反应器中进行如下平行反应：3.3.1平行反应（主反应）(副反应）①.间歇反应器中,平行反应各组分的浓度随时间变化(1

8、)(2)(3)对(1)式积分，得：将带入(2)、(3)式积分，得：总选择性：收率：对于上例瞬时选择性：②.间歇反应器中，平行反应的选择性及收率平行反应的物系组成与反应时间的关系示意图这里讨论的反应物系中各反应组分的化学计量系数均相等，若不相等，各反应组分的浓度与反应时间的关系式需要作相应的修正，但是函数形式不变，只是有关系数不同例3.2当各反应