常见的釜式及均相管式反应器.ppt

第三章 釜式及均相管式反应器 本章授课内容 第一节 间歇釜式反应器 第二节 连续流动均相管式反应器 第三节 连续流动釜式反应器 第四节 理想流动反应器的组合和比较 第五节 多重反应的选择率 第六节 半间歇釜式反应器 第七节 釜式反应器中进行的多相反应 3. 多级全混流反应器串联的优化 分为设计优化和操作优化两类： 　　现以一级不可逆等容反应，各级温度相同为例，讨论多级串联全混流反应器设计优化问题。 为使VR最小，必须满足：　　　　　　， 　　 对一级不可逆等容反应，各级反应釜的温度均相同，采用多级全混釜串联时，要保证总的反应体积最小，必需的条件是各釜的反应体积相等。 对于其他级数的反应，可仿照上述办法求得最佳转化率的分配。 上面的讨论是建立在各级温度相等的前提下来考虑的，若考虑各釜不等温，还存在着各釜最佳温度分布的问题。 3. 多级全混流反应器串联的优化 操作优化　　 三、全混流反应器的热稳定性 物体的稳定性： 　　以一级不可逆等容放热反应为例。 4. 最大允许温差 　　最大允许温差是指热稳定条件下，反应温度与换热介质温度之间的最大温差。 第四节 理想流动反应器的组合和比较 工业生产常将平推流与全混流反应器按一定方式加以组合。 以下讨论等温下两个体积相同的理想反应器组合进行一级不可逆等容单一反应的几种情况。其中各反应器中反应温度，进料流量V0、反应物浓度cA0都相同、且各个反应器体积VR均相同。 (a) 为两个全混流反应器并联，每只全混流反应器出口浓度即为混合后的出口浓度 (b) 为两个全混流反应器串联，第二反应器出口浓度为 式中cA1为第一反应器组分A出口的浓度。 (c)为平推流反应器与全混流反应器串联，第二反应器出口浓度为 (d)为全混流反应器与平推流反应器串联，第二反应器出口浓度为 (e)为两个平推流反应器并联，每只平推流反应器的出口浓度即为混合后的出口浓度 (f)为两只平推流反应器串联，第二平推流反应器出口浓度为 　　　由以上讨论可见，(c)与(d)等效，(e)与(f)等效，(a)的转化率最低，(b)的转化率次低，(c)、(d)的转化率相等，且高于(a)、(b)。而(e)、(f)的转化率最高。 (g)为平推流与全混流反应器并联，此时，平推流反应器出口浓度为： 　全混流反应器出口浓度为： 　两股出口物料混合后的浓度为： 　以上7种组合形成不同的转化率，是由于不同的返混状况组合造成的。 二、理想流动反应器的体积比较 如果在这些反应器中进行相同的反应，采用相同的进料流量与进料浓度，反应温度与最终转化率也相同。比较这几种反应器所需的体积，对于间歇反应器与平推流反应器，当上述条件一定时，两者的体积是相同的(未考虑间歇反应器的辅助时间)，这是因为它们均不存在返混。全混流反应器，由于返混程度极大，反应体积要大许多。 设VRP与VRM分别表示平推流与全混流反应器的反应体积，两者之比 以1/rA对xA作图，全混流反应器所需体积大于平推流反应器的体积，这是由于前者存在返混造成的。 当转化率较小时，两者体积的差别较小，因此，采用低转化率操作，可以减少返混带来的影响。但这样做会使原料得不到充分利用，解决的办法是将未反应物料从反应产物中分离出来，返回到反应系统中再循环使用，当然这要增加分离、输送费用，需进行综合经济比较，以确定最佳方案。 反应级数越高，以及反应过程中 增加愈多的反应，则返混对反应的影响越严重，VRm与VRP的差别越大，所以对这类反应特别要注意减少返混。 第五节 多重反应的选择率 反应物同时独立地进行两个或两个以上的反应称为平行反应。化工生产中许多取代、加成及分解反应过程存在着平行反应。 若各反应组分的化学计量数均相等，典型的平行不可逆液相反应可表示为 L (主反应) 　　L (主反应) M (副反应) 　　M (副反应)