化工基础ch反应器.ppt

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1、2均相反应过程§2.1间歇反应器§2.2平推流反应器§2.3全混流反应器§2.4多釜串联全混流反应器§2.5反应器型式和操作方式的评选§2.6反应器的热衡算与热稳定性8/6/2021主要讲述理想反应器的设计原理及反应器的选型。1.理想反应器的设计计算方法要求掌握的内容：2.根据化学反应的动力学特性来选择合适的反应器型式8/6/2021反应器操作中的几个术语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

2、止所用的时间。(主要用于连续流动反应器)。8/6/20213.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。4.空时：反应器的有效体积VR与进料的体积流量v0之比。物理意义是处理一个反应器体积的物料所需要的时间。8/6/20215.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。6.返混：具有不同停留时间的流体微元之间的混合称为返混。※空时、空速用于连续流动反应器。进料体积流量按反应器入口处温度、压力求取。8/6/2021§2.1间歇反应器分批式(又称间歇式)操作，是指反应物料一次加入反应器内，而在反应过程中不再向

3、反应器投料，也不向外排出反应物，待反应达到要求的转化率后再全部放出反应产物。（间歇操作搅拌釜式反应器）8/6/2021图2.1-1带搅拌的釜式反应器8/6/2021一、间歇反应器特点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。8/6/2021二、间歇反应器体积计算1.反应时间的计算即：00(2.1-1)以反应物A为关键组分，A的反应速率记作（-rA），根据间歇反应器的特点，在单位时间内对整个反应器作物料衡算：8/6/2021无论是等温变温等容变容(2.

4、1-2)式均成立。或：(2.1-2)=积分得：恒容时：(2.1-3)(2.1-4)※间歇反应器的设计基础式※8/6/20212.反应器有效体积VR的计算由(2.1-2)式所得的时间是指在一定的操作条件下，为达到所要求转化率xA所需的反应时间,而不是每批操作所需的时间，每批操作所需的时间应是(t+t0)∴反应器的有效体积为VR=v0(t+t0)(2.1-5)式中：t0是辅助生产时间，包括加料、出料、清洗反应器和物料的升温、冷却。v0是平均每小时反应物料的体积处理量。8/6/20213.反应器实际体积V的计算反应器的实际体积是考虑了装料系数后的实

5、际体积(不包括换热器搅拌器的体积)。(2.1-6)式中：Ф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。8/6/2021生产乙二醇，产量为20kg／h。使用15％(质量)NaHCO3水溶液及30％(质量)的氯乙醇水溶液作原料，反应器投料氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1∶1，混合液相的密度为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l／(mol·h)。要求转化率达到95％。(1)若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积。(2)若装填系数取0.75，试

6、计算反应器的实际体积。[例2.1-1]在等温间歇反应器进行氯乙醇的皂化反应ClCH2CH2OH＋NaHCO3OHCH2CH2OH＋NaCl＋CO28/6/2021①各组分的分子量MA=80.5MB=84MP=62②各组分的摩尔处理量NP=20/62=0.3226mol/hNA0=NB0=NP/0.95=0.3396mol/h③求两股物料的重量流量0.3WA/80.5=0.15WB/84=0.3396mol/h∴WA=91.126kg/hWB=190.167kg/hW=WA＋WB=281.239kg/hv0=W/ρ=281.239/1.02=2

7、75.78l/h解：计量方程式可写成：A＋BP＋D＋S8/6/2021VR=v0(t+t0)=275.78×(2.97+0.5)=956.92l④反应时间⑤反应器有效体积=1275.893l⑥反应器实际体积8/6/2021§2.2平推流反应器工业上的管式反应器其长径比较大的可近似地按平推流反应器处理。一、平推流反应器的特征1.通过反应器的物料质点，沿同一方向以同一流速流动，在流动方向上没有返混。2.所有物料质点在反应器中的停留时间都相同。3.同一截面上的物料浓度相同、温度相同。4.物料的温度、浓度沿管长连续变化。8/6/2021二、平推流反应

8、器设计1.平推流反应器的设计方程根据平推流反应器的特点，可取反应器中一微元段作物料衡算，然后沿管长对整个反应器积分，就可得到平推流反应器的设计基础式。8/6/202