第三章釜式及均相管式反应器.ppt

可见移热速率QC与T成线性关系，同样标绘于上图中，与T轴交点为T0。 在QR曲线与QC直线的交点处，QR=QC，此时反应器的放热速率与移热速率相等，达到了热平衡，因此交点就是系统的操作状态点。根据不同的操作参数，QR与QC的交点可能有三个、两个或一个，这种有多个交点的现象称为反应器的多态。多态操作点具有不同的特征。 第九十三页，共一百五十一页，2022年，8月28日 3. 物料进口温度和进料流量对全混釜热稳定性的 影响和“起燃与熄火” 上图是全混釜中进行一级不可逆液相单一放热反应的放热曲线QR与移热直线QC。图中相互平行的线，表示不同的进料温度T0。 （1）改变物料进口温度 第九十四页，共一百五十一页，2022年，8月28日 最左边的移热线进料温度最低，T0=Ta线与线QR仅在一个相交的操作状态点1。T0=Tb线与QR线相交于2个操作状态2和6。T0=Tc线与QR线有三个相交的操作状态点3、5、7。进料温度提高到T0=Td时与QR线相交于2个操作状态点4、8。最后，进料温度再提高时，T0=Te移热线与QR线只有一个操作状态点9。这些操作点有不同的特征。T0=Tc移热线与QR线有三个相交点3、5、7。 第九十五页，共一百五十一页，2022年，8月28日 当反应在7点操作，若外界有一微小的扰动使反应温度上升，由于此时反应放热速率小于移热速率，系统温度将下降回到7点。如果反应温度受到干扰而略有降低，则由于此时反应放热速率大于移热速率，系统温度将上升回到7点。无论温度在7点附近有所升高或降低，系统都能自动回复到7点，这时系统具有热自衡能力，7点称为热稳定的状态点，它之所以具有热自衡能力，是因为符合下述条件 第九十六页，共一百五十一页，2022年，8月28日 即放热曲线的斜率小于移热速率的斜率。3点也具有同样的性质，但3点温度太低，转化率太低，是不期望的操作点。7点既是热稳定的，且反应温度与转化率都足够高，才是期望的操作点。5点的情况不同。当因外界的干扰反应温度有所升高时，其放热速率大于移热速率，系统温度将一直上升到7点；当因外界的干扰反应温度有所下降时，其放热速率小于移热速率，系统温度将一直下降到3点。5点不具有热自衡能力，是非热稳定的状态点。 第九十七页，共一百五十一页，2022年，8月28日 T0=Td线与QR线的2个交点4、6具有特殊的性质。当进料温度逐渐缓慢提高，操作状态由点1逐渐升至点2、点3，当移热曲线达T0=Td线时，操作状态达点4，此时进料温度稍有增加，由于 ,反应器内温度将迅速增至热稳定操作状态点8，即点4是不稳定的状态点。上述反应器内不连续温度突变现象称为起燃（Ignition）。点4成为起燃点(Ignition point)，或着火点。 第九十八页，共一百五十一页，2022年，8月28日 如果进料温度逐渐降低，线将沿着T=Te,T=Td,T=Tc,T=Tb,T=Ta向左平移，与升温过程的T=Td线情况相似，降温过程的T=Tb线与QR线的交点6，也存在反应器内从点6骤降至点2的不连续温度突变现象，这种突变现象称为熄火（Quench），点6称为熄火点(Quench point)。 第九十九页，共一百五十一页，2022年，8月28日 （2）改变进料流量 其他参数不变，改变进料流量V0，相应地改变了接触时间τ和放热速率QR，同时改变了移热速率QC。 图3-14改变进料流量对全混釜操作状态 （一级不可逆放热反应）的影响 第一百页，共一百五十一页，2022年，8月28日 上图表示改变进料流量对全混釜操作状态（一级不可逆放热反应）的影响。A、B、C、D和E分别代表进料流量逐渐增加时的放热曲线 和移热直线 ，可依次得到点9、8、7、6的操作点，其中9、8、7点为热稳定的操作点。当进料流量V0稍微超过D线的V0值，立即由点6骤降至点2，表明进料流量太大，反应放出的热量不足以维持反应系统在所需的温度下操作，即反应被“熄火”了。同样，当进料流量由高降低时，依此得到1、2、3、4、8、9各操作点，而在点4处出现反应温度骤增至点8的“起燃”现象。 第一百零一页，共一百五十一页，2022年，8月28日 改变进料温度时的“起燃点”和“熄火点”绘于下图 (a)；上图中改变进料流量时的“起燃点”和“熄火点”绘于下图 (b)。 图3-15 第一百零二页，共一百五十一页，2022年，8月28日 4. 最大