文档介绍：全混流反应器(CSTR)是指物料流动状况符合全混流模型的反应器。在实际反应器中,连续搅拌釜式反应器由于强烈搅拌,物料混合均匀,其流动状况接近全混流。
第三节连续流动釜式反应器
反应器内物料参数(浓度、温度等)处处相等,且等于物料出口处的物料参数。
物料参数不随时间而变化;
反应速率均匀,且等于出口处的速率,不随时间变化。
返混=∞
一、连续流动釜式反应器的特征及数学模型
反应器体积VR
衡算对象:关键组分A
衡算基准:整个反应器(V)
稳定状态:
[A流入量]-[A流出量]-[ A反应量]=0
式中
指按出口浓度计算的反应速率。
全混流反应器计算的基本公式
若,
则物料衡算方程为
所以
上述公式均为普遍式,全混流反应器一般为等温反应器,公式可用于等容过程和非等容过程。
[A流入量]-[A流出量]-[ A反应量]=0
表3-5列出了平推流反应器和全混流反应器的反应结果比较,这是对等容过程而言。
物料平均停留时间τ
对于等容过程,物料平均停留时间为
表3-5 平推流反应器和全混流反应器进行等温等容液相单一不可逆反应的比较
例3-
为自催化液相反应,
,产物R是过程的催化剂,
,采用的原料中含A ,含R ,
反应速率式为
因此进口原料中含有产物R,某温度下
原料的进料量为10m3/h,,求(1)反应速率达到最大时,A的浓度为多少?(2)采用全混流反应器时,反应器体积是多大?(3)采用平推流反应器时,反应器体积是多大?(4)为使反应器体积为最小,将全混流和平推流组合使用,组合方式如何?其最小体积为多少?
解:(1)
(2)全混流反应器中
(3)平推流反应器中
(4)反应器的组合形式及最小体积
要使反应器体积最小,从cA0到cAm应该用全混流反应器,
而后从cAm到cAf串联一个平推流反应器。
平推流反应器体积为
所以最小总体积为
全混流反应器体积为
二、多级全混釜的串联及优化
设有一反应,A的初始浓度为CA0,反应结束后最终浓度为CAf,反应的平衡浓度为CA*,考察平推流反应器和全混流反应器的浓度推动力。