反应工程第三章釜式及均相管式反应器ppt课件.ppt

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1、3－9理想流动反应器中多重反应的选择率选择性的要求往往比反应器的大小更重要。一、平行反应瞬时选择率：关键组分反应物的总反应速率中向主产物转化的分率。对比速率3－9理想流动反应器中多重反应的选择率abx瞬时选择性与平均选择性的关系对平推流或间歇反应器对全混流反应器对N个串联的全混流反应器恒容体系当时的恒容过程，对任一型式反应器，L的出口浓度为：3－9理想流动反应器中多重反应的选择率（1）选择率的温度效应E1>E2T升高→选择率增大E1n2CA升高

2、→选择率增大n1n2m1>m2CA高CB高n1n2m1

3、ighCACBbothlowCAhighCBlowContactingpatternsforvariouscombinationsofhighandlowConcentrationofreactantsincontinuousflowoperationsBAABBAABBBBA例1有一分解反应其中kl=lh-1，k2=l.5m3kmol-1h-1，cA0=5kmol·m-3，cP0=cS0=0，体积流速为5m3h-1，求转化率为90％时：(1)全混流反应器出口目的产物P的浓度及所需全混流反应器的体积。(2)若采用平推流反应器，其出口cP为多少?所需反应器体积为多少？(3)若采用两

4、釜串联，最佳出口cP为多少?相应反应器体积为多少?(1)全混流反应器全混流反应器平均选择性等于瞬间选择性(2)平推流反应器(3)两个全混釜串联为使cP最大，求，得cA1=1.91kmol·m-3二、连串反应连串反应是指反应产物能进一步反应成其它副产物的过程。作为讨论的例子，考虑下面最简单型式的连串反应(在等温、恒容下的基元反应)：在该反应过程中，目的产物为P，若目的产物为S则该反应过程可视为非基元的简单反应。三个组分的生成速率为：设开始时各组分的浓度为cA0，cP0=cS0=0，则由第一式积分得：将此结果代入第二式得：为一阶线性常微分方程，其解为：由于总摩尔数没有变化，所以cA0

5、=cA+cP+cS中间产物P浓度的最大值及其位置由前面式子可以求出：为了提高目的产物的收率，应尽可能使k1/k2比值增加，使cA浓度增加，cP浓度降低。反应速率常数k与浓度无关，只有改变温度能够影响k1/k2。对连串反应瞬时选择性定义为：如果是一级反应且a=p=1当生成中间产物的活化能E1大于进一步生成副产物活化能E2(即E1>E2)时，升高温度对生成中间目的产物是有利。当生成中间产物的活化能E1小于生成副产物活化能E2(即E1

6、应器易满足这一条件，应选用平推流反应器。全混流反应器的计算(计算最佳空间时间τopt和相应的cPmax值)。以最简单一级反应为例：在原料中，cA=cA0，cP0=cS0=0在恒容过程中，在CSTR中对A作物料衡算：对P作物料衡算：cP值最大，τ为最佳值τopt。τopt为反应速率常数的几何平均值的倒数。平推流反应器的计算。仍讨论这一典型的一级恒容反应过程。在平推流反应器中，任取一微元体，对A组分进行物料衡算：同样对组分P进行物料衡算：下面针对不同情况确定积分常数。情况1：当kl=k2=k，而且cP0=0；相应τ为最佳值。得到：情况2：当cP0=0，但k1≠k2时，同样可解得：①在

7、(k2/k1)相同时，即平推流的平均选择性永远大于全混流。②当反应的平均停留时间小于最优反应时间时副反应生成的S量小；反之，副反应生成的S量增加，所以平均停留时间宁可取小于τop的值。③随着转化率增加，平均选择性是下降的，当k2/k1<<1时，转化率增加，下降不显著，可选择在较高转化率下操作。当k2/k1>1时，转化率增加，平均选择性明显下降。为了避免副产物S取代产物P，应在低转化率下操作。第三章小结一、基本概念返混；平推流模型；全混流模型；反应器设计基本方程；间歇反应器、平推流