第1章-应用化学反应动力学及反应器设计基础.ppt

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1、第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础第一节化学反应和工业反应器的分类第二节化学计量学第三节加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数第四节化学反应速率及动力学方程第五节温度对反应速率的影响及最佳反应温度第六节反应器设计基础及基本设计方程第七节讨论与分析第一节化学反应和工业反应器的分类一、化学反应分类二、工业反应器的分类1.按操作方法分类2.按流动模型分类3.按结构型式分类一、化学反应分类按反应特性分类：机理，可逆性，分子数，级数，热效应按反应过程的条件分类：均相；非均相（催化非催化），如：气固相催化反应，气液相反应。温度，压力，操作方式化学反应按

2、功能的共性归类，称为化学反应单元一、化学反应分类第一节化学反应和工业反应器的分类一、化学反应分类二、工业反应器的分类1.按操作方法分类2.按流动模型分类3.按结构型式分类二、工业反应器的分类现代大型化工厂的外貌特征：厂房毗连，设备庞大，高塔林立，管道纵横。设备和管道交错复杂。其中，化学反应器是化工厂的核心设备。用来实现化学变化的设备－－反应器按反应物料的相态进行分类，可有均相反应器和非均相反应器两大类。按反应物料流型进行分类，可大约将反应器分为平推流，全混流，非理想流动反应器三大类。1、按反应相态，可分为均相和非均相反应器。常见的均相反应器是气

3、相均相反应器和液相均相反应器；常见的非均相反应器有气固相、气液相、液固相和气液固相反应器。2、按反应器与外界换热方式，可分为等温、换热和绝热反应器。3、按流动状态，可分为理想流动和非理想反应器。4、按加料方式，可分为间歇、半间歇和连续流动反应器。5、按反应器结构，可分为釜式、管式和塔式。1.按操作方法间歇，连续，半连续ABTZ间歇反应器物料浓度与时间有关连续反应器物料浓度与位置有关3.按流动模型分类停留时间：流体从进入反应器系统到离开反应器系统总共经历的时间，即流体从系统的进口到出口所耗费的时间。反应物料在反应器内停留时间越长，反应进行得越完全

4、。对于间歇反应器，在任何时刻下反应器内所有物料在其中的停留时间都是一样，不存在停留时间分布问题。对于流动系统，由于流动是连续的，而流体分子的运动是无序的，所有分子都遵循统一途径向前移动是不可能的，因此存在停留时间分布.不同的质点在反应器中的停留时间不同，形成停留时间分布RTD(residencetimedistribution)。两个概念寿命反应物料质点从进入到离开反应器时的停留时间，是对已经离开反应器的物料质点而言的。年龄仍然停留在反应器中的质点的停留时间。是对仍留在反应器中的物料质点而言的。相互联系：寿命是指反应器出口流出流体的年龄。！停留

5、时间分布一般指寿命分布寿命反应物料质点从进入到离开反应器时的停留时间，是对已经离开反应器的物料质点而言的。年龄仍然停留在反应器中的质点的停留时间。是对仍留在反应器中的物料质点而言的。相互联系：寿命是指反应器出口流出流体的年龄。！停留时间分布一般指寿命分布返混不同年龄的质点或粒子之间的混合，称为返混（BackMixing）返混是时间概念上的混合。3.按流动模型分类流动模型是连续流动反应器中流体流经反应器的流动和返混的模型。理想流动模型平推流反应器（完全没有返混）Plugflowreactor（PFR）全混流反应器（返混为极大值）Mixedflow

6、reactor（MFR）ContinuousStirredTankReactor(CSTR)假设：反应物以稳定流量流入反应器，在反应器中平行的像气缸活塞一样向前移动沿着物料流动方向，温度、浓度不断变化垂直于物料流动方向截面上的物料参数相同所有物料质点在反应器中具有相同的停留时间（寿命）反应器中不存在返混（年龄不同的质点不混合）特点：假设：反应物流以稳定流量流入反应器，在反应器中，刚进入的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。反应器中所有空间位置的物料参数一致，等于反应器出口处的物料性质返混为极大值（年龄不同的质点完全混合），物料质点在

7、反应器中形成停留时间分布（寿命）特点：宏观停留时间4.按反应器的类型分类管式反应器釜式反应器塔式反应器板式塔填料塔气-液固定床反应器流化床反应器床式反应器气-固移动床反应器滴流床反应器浆态床反应器气-液-固反应器图片本节内容回顾一、化学反应分类1.按反应的化学特性分类2.按反应过程分类二、工业反应器的分类1.按反应物料的相态分类2.按操作方法分类3.按流动模型分类4.按结构型式分类2.按流动模型分类停留时间分布RTD(residencetimedistribution)返混BackMixingLifeDistributionAgeDistrib

8、ution2.按流动模型分类理想流动模型和非理想流动模型活塞流反应器Plugflowreactor（PFR）全混流反应器Mixedflowreacto