文档介绍：第三章 釜式及均相管式反应器
理想反应器——使用特征参数进行修正
(非理想流动反应器)
理想流动反应器概述
按照操作方式,可以分为间歇过程和连续过程,相应的反应器为间歇反应器和流动反应器。
对于间歇反应器(BR,batch reactor),物料一次性加入,反应一定时间后把产物一次性取出,反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是相同的,经历的反应时间也是相同的。
对于流动反应器,物料不断地加入反应器,又不断地离开反应器。
考察物料在反应器内的流动状况。有的物料正常的通过反应器,有的物料进入反应器的死角,有的物料短路(即近路)通过反应器。
理想流动模型
流动模型
非理想流动模型
在流动反应器中物料的流动状况不相同,造成物料浓度不均匀,经历的反应时间不相同,直接影响反应结果。
物料在反应器内的流动状况看不见摸不着。人们采用流动模型来描述物料在反应器内的流动状况。流动模型分类如下:
平推流模型(PFR,plug flow reactor)
全混流模型(CSTR, continuous stirred tank reactor)
平推流模型
全混流模型
反应器中流体的流动模型
一、物料质点、年龄、寿命及其返混
1. 物料质点
物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。
年龄是对反应器内质点而言,指从进入反应器开始到某一时刻,称为年龄。
寿命是对离开反应器的质点而言,指从进入反应器开始到离开反应器的时间。
(1)返混指流动反应器内不同年龄质点间的混合。
在间歇反应器中,物料同时进入反应器,质点的年龄都相同,所以没有返混。
在流动反应器中,存在死角、短路和回流等工程因素,不同年龄的质点混合在一起,所以有返混
(2)返混的原因
,不同年龄的质点混合在一起;
,例如死角、分布器等。
造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中,不可避免的存在工程因素,而且带有随机性,所以在流动反应器中都存在着返混,只是返混程度有所不同而已。
一、釜式反应器的特征 工业上充分搅拌的间歇反应器接近于理想间歇反应器,如图3-1。
反应器内物料达到分子尺度均匀,浓度处处相等,可排除物质传递对反应过程的影响。
反应器内各处温度相等,不需考虑反应器内热量传递。
反应物料同时加入又同时取出,物料的反应时间相同。
第一节间歇釜式反应器(BR)
优点?缺点?
反应时间t ~xA的关系 在反应器中,物料浓度和温度是均匀的,只随反应时间变化,可以通过物料衡算求出反应时间t和xA的关系式。
衡算对象:关键组分A
衡算基准:整个反应器(V)
在dt时间内对A作物料衡算:
[A流入量] = [A流出量] +[ A反应量] + [A累积量]
二、间歇反应器性能的数学描述
积分:
等容过程:
上式适用于等容、变温和等温的各种反应系统。
由式(3-4),只要已知反应动力学方程就能计算反应时间。一般采用数值积分或图解法。如图3-2所示。
曲线,然后求取
之间曲线下的面积即为t/CA0。
曲线,然后求取
之间曲线下的面积即为反应时间t,如图3-3所示。
已知动力学数据
同样也可作出