文档介绍：第一章
应用化学反应动力学及
反应器设计基础
11/14/2017
本章授课内容
化学反应器和工业反应器的分类
化学计量学
加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数
化学反应速率及动力学方程
温度对反应速率的影响及最佳反应温度
反应器设计基础及基本设计方程
第一节化学反应和工业反应器的分类
化学反应的分类
(1)按反应的化学特性分类(2)按化学反应单元的分类
反应机理
(1)单一反应;(2)多重反应
反应的可逆性
(1)可逆反应; (2)不可逆反应
反应分子数
(1)单分子反应;(2)双分子反应;(3)三分子反应
反应级数
(1)一级反应;(2)二级反应;(3)三级反应;
(4)零级反应;(5)分数级反应
反应热效应
(1)放热反应;(2)吸热反应
按反应过程进行的条件分类
均相
催化反应
气相反应;液相反应
非催化反应
多相
催化反应
液-液相反应;气-液相反应;液-固相反应;
气-固相反应;固-固相反应;气-液-固三相反应
非催化反应
温度
等温反应;绝热反应;非绝热变温反应
压力
常压反应;加压反应;减压反应
操作方法
间歇过程;连续过程(平推流、全混流、中间型);
半间歇过程
定态过程;非定态过程
流动模型
理想流动模型(平推流,全混流)
非理想流动模型
反应器研究开发的主要目的:
选择合适的反应器型式;
反应器的设计计算(确定反应器的尺寸);
确定操作方式和优化操作条件;
反应器性能的评价。
反应器内反应物的流动状态、混合状态、浓度与温度分布、质量和能量传递性能等
反应器的特性及其决定因素
反应器的结构型式、操作方式、操作条件等
工业反应器的分类
按操作方法分类
间歇反应器
管式及釜式连续流动反应器
半间歇反应器
(一)间歇操作
将反应原料一次加入反应器,反应一段时间或达到一定的反应程度后一次取出全部的反应物料,然后进入下一轮操作。
浓度
CA
物质量
nA
体积V
操作特点∶反应过程中既没有物料的输入,也没有物料的输出,不存在物料的进与出。
基本特征∶间歇反应过程是一个非稳态的过程,反应器内组成随时间变化而变化。
反应时间
浓度
完全混合流反应器
反应物
反应产物
主要优点∶操作灵活,设备费低,适用于小批量生产或小规模废水的处理。
主要缺点∶设备利用率低,劳动强度大,每批的操作条件不易相同,不便自动控制。
间歇操作的主要特点
(二)连续操作
连续地将原料输入反应器,反应产物也连续地流出反应器
反应量
-rAV
浓度CA
体积V
A的流入量
A的流出量
管式连续流动反应器、多釜串联连续流动反应器
操作特点∶物料连续输入,产物连续输出,时刻伴随着物料的流动。
基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程,反应器内各处的组成不随时间变化。(反应组分、浓度可能随位置变化而变化。)
主要优点∶便于自动化,劳动生产率高,反应程度与产品质量较稳定。规模大或要求
严格控制反应条件的场合,多采用
连续操作。
主要缺点∶灵活性小,设备
投资高。
连续操作的主要特点