第三章-釜式反应器ppt课件.ppt
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统反应工程反应工程w第三章第三章 釜式反应器釜式反应器篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本章重点w等温间歇釜式反应器的计算（单一反应、平行与连串反应）。w连续釜式反应器的计算。w空时和空速的概念。w连续釜式反应器的串联和并联。w釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析，连接和加料方式的选择。w连续釜式反应器的热量衡算式。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统釜式反应器釜式反应器w釜式反应器可用于均相、多相反应，且三种操作方式皆适用，因此釜式反应器又被称为万能反应器。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统间歇操作间歇操作(batch reactor,BR)连续操作连续操作(continuous stirred tank reactor,CSTR)*反应器内物料温度、浓度处处均一（搅拌器）反应器内物料温度、浓度处处均一（搅拌器）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统反应器设计的基本内容：反应器设计的基本内容：w选择合适的反应器类型选择合适的反应器类型w确定最佳操作条件确定最佳操作条件w计算完成规定的生产任务所需的反应器体积计算完成规定的生产任务所需的反应器体积（尺寸）（尺寸）最终的目标是经济效益最大最终的目标是经济效益最大(实际上不应该实际上不应该仅仅针对反应系统，应该包括整个过程仅仅针对反应系统，应该包括整个过程)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统注意的问题w首先要选择控制体首先要选择控制体1.如果反应器内各处浓度均一，衡算的控制体选择整个反如果反应器内各处浓度均一，衡算的控制体选择整个反应器。应器。2.如果反应区内存在两个或两个以上相态，反应体积内各如果反应区内存在两个或两个以上相态，反应体积内各点的反应物料组成未必相同，这时只能选择微元体积作点的反应物料组成未必相同，这时只能选择微元体积作为控制体。为控制体。w对于复杂反应，方程数大大增多对于复杂反应，方程数大大增多篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.1釜式反应器的物料衡算式特征：反应器内各处温度特征：反应器内各处温度和浓度均一和浓度均一,且与出口一致且与出口一致 取时间间隔取时间间隔取时间间隔取时间间隔dtdt，反应器内组分反应器内组分反应器内组分反应器内组分i i的累积量为的累积量为的累积量为的累积量为 dni i组分组分组分组分i i进入的量进入的量进入的量进入的量组分组分组分组分i i流出的量流出的量流出的量流出的量组分组分组分组分i i反应掉的量反应掉的量反应掉的量反应掉的量-篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.1釜式反应器的物料衡算式 根据总的物料衡算式，则有：根据总的物料衡算式，则有：根据总的物料衡算式，则有：根据总的物料衡算式，则有：写成写成写成写成其中其中其中其中篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.1釜式反应器的物料衡算式连续釜式反应器间歇釜式反应器代代数数方方程程微微分分方方程程累积速率累积速率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2等温间歇釜式反应器的计算特点特点u反应器内浓度处处相等，可排除传质的影响反应器内浓度处处相等，可排除传质的影响u反应器内温度处处相等，可排除传热的影响反应器内温度处处相等，可排除传热的影响u物料同时加入，所有物料具有相同的反应时间物料同时加入，所有物料具有相同的反应时间优点优点u操作灵活，可适应不同的操作条件与不同的产品，适操作灵活，可适应不同的操作条件与不同的产品，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品用于小批量、多品种、反应时间较长的产品缺点缺点u装料、卸料等操作要耗费一定时间装料、卸料等操作要耗费一定时间(辅助时间辅助时间)，产品，产品质量不易稳定，操作相对复杂质量不易稳定，操作相对复杂篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2等温间歇釜式反应器的计算等温间歇釜式反应器的计算 间歇操作的操作时间分成反应时间、辅助时间间歇操作的操作时间分成反应时间、辅助时间两部分两部分w反应时间反应时间 t t 由开始反应到停止反应（达到生产要求时）由开始反应到停止反应（达到生产要求时）所经历的时间，设计反应器的关键即为确定反应时所经历的时间，设计反应器的关键即为确定反应时间，进一步根据产量确定反应器的有效体积。间，进一步根据产量确定反应器的有效体积。w辅助时间辅助时间 t t0 0 操作时间中除去反应时间之外的时间，包括操作时间中除去反应时间之外的时间，包括装料、卸料、加热、冷却和清洗等时间。装料、卸料、加热、冷却和清洗等时间。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2等温间歇釜式反应器的计算等温间歇釜式反应器的计算因为因为因为因为积分得积分得篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2等温间歇釜式反应器的计算对于单一反应：对于单一反应：对恒容过程有：对恒容过程有：等温反应等温反应(k k为常数为常数),),代入代入(3.8)(3.8)积分积分篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一级反应一级反应非一级反应非一级反应反应时间反应时间相同相同 达到一定转化率所需的反应时间与反达到一定转化率所需的反应时间与反应器大小无关，只取决于动力学因素。应器大小无关，只取决于动力学因素。温度越高，速率常数温度越高，速率常数 k 越大，则达到越大，则达到相同转化率所需的反应时间相同转化率所需的反应时间 t 越短。越短。区别区别t 与与cA0无关无关t 与与cA0有关有关篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例：在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：例：在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为化钠的浓度均为0.02 mol/L，反应速率常数等于，反应速率常数等于4.6 L/(mol min)。试求。试求乙酸乙酯乙酸乙酯转化率分别达到转化率分别达到 80、90和和 95时的反应时间。时的反应时间。解：解：得：得：XA=80%，t=43.5min；XA=90%，t=97.8min；XA=95%，t=206.5min篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.2等温间歇釜式反应器的计算反应时间 t辅助时间 t0反应体积实际反应器体积计算反应器体积计算反应器体积VrQ0为处理能力，指单位时间内处理的反应物料的体积为处理能力，指单位时间内处理的反应物料的体积f为装填系数为装填系数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表表3.1 间歇釜式反应器单一反应结果间歇釜式反应器单一反应结果篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统w反应物浓度对反应结果的影响表现为反应级数反应物浓度对反应结果的影响表现为反应级数以转化率为目标，达到相同转化率需反应时间以转化率为目标，达到相同转化率需反应时间 零级反应，反应时间与初始浓度成正比零级反应，反应时间与初始浓度成正比 一级反应，反应时间与初始浓度无关一级反应，反应时间与初始浓度无关 二级反应，反应时间与初始浓度成反比二级反应，反应时间与初始浓度成反比w导数导数 随反应时间变化不同：随反应时间变化不同：零级反应，成线性关系零级反应，成线性关系 一级或二级反应，反应时间增加则导数值下降，特一级或二级反应，反应时间增加则导数值下降，特别是二级反应，在反应后期，增加反应时间对反应的别是二级反应，在反应后期，增加反应时间对反应的转化率的提高不多。转化率的提高不多。w速率常数速率常数k k值的提高将导致相应反应时间减少值的提高将导致相应反应时间减少即提高反应温度将使反应速率增加即提高反应温度将使反应速率增加篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统w例例3.13.1 酯化反应酯化反应,原料配比原料配比A:B:S=1:2:1.35,A:B:S=1:2:1.35,X XAfAf=0.35,=0.35,密度密度1020kg/m3,1020kg/m3,辅助时间辅助时间t t0 0=1hr,=1hr,装填装填系数系数f=0.75,f=0.75,产量产量12000kg/Day,12000kg/Day,求反应体积求反应体积?w解:原料处理量原料处理量初始浓度初始浓度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统浓度与转化率关系为浓度与转化率关系为代入反应速率方程代入反应速率方程,整理得整理得将上式代入将上式代入(3.8)(3.8)中中篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对于反应若要FR取最大值，则令FR对时间t求导的值为零：在一定的条件下，若以单位时间内产品产量为目标函数，必然在一定的条件下，若以单位时间内产品产量为目标函数，必然存在一个最优反应时间，使得单位时间内的产量取最大值。存在一个最优反应时间，使得单位时间内的产量取最大值。若产物若产物R R的浓度为的浓度为C CR R，则单位时间的产品产量为，则单位时间的产品产量为解得解得解得解得只要满足只要满足(3.17)式，对应的时间式，对应的时间 t 就是最优反应时间。就是最优反应时间。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统t0CR ttoptOptimal timetCR篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 在一定的条件下，若以单位质量产品的生产费用为目标在一定的条件下，若以单位质量产品的生产费用为目标函数，也存在一个最优反应时间。函数，也存在一个最优反应时间。类似地类似地,则则其中其中,单位时间内反应操作费用单位时间内反应操作费用单位时间内辅助操作费用单位时间内辅助操作费用单位时间内固定费用单位时间内固定费用篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(a0 t0+af )CR ttoptOptimal timetCR篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）A物料衡算P物料衡算在等温间歇釜式反应器中进行反应在等温间歇釜式反应器中进行反应在均相恒容条件下：初始条件初始条件:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）针对针对A A组分，达到转化率组分，达到转化率X XA A需要的反应时间：需要的反应时间：将其代入原物料衡算式将其代入原物料衡算式产物浓度比与时间无关产物浓度比与时间无关,仅为速率常数之比仅为速率常数之比篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）同理，对于多个平行反应由于产物由于产物P是目的产是目的产物，希望物，希望k1k2。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例3.2.在等温间歇釜式反应器中进行下列液相反应将速率表达式代入等温间歇反应器的设计方程式可有反应开始时A和B的浓度均为2kmol/m3，目的产物为P，试计算反应时间为3h时A的转化率和P的收率。解：由题知篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统上式积分结果为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统将t=3h、cA0=2kmol/m3代入上式，可求组分A的浓度 因此，A的转化率为 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统上两式相除可得分离变量进行积分得下面求P的收率由题给的速率方程可知篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统P的收率为代入数据得篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3.2 3.3.2 连串反应连串反应在等温间歇釜式反应器中进行反应在等温间歇釜式反应器中进行反应3.3等温间歇釜式反应器的计算（连串反应）各组分物料衡算式各组分物料衡算式均相恒容两个独立反应两个独立反应,A,P,Q,A,P,Q中任选两个作为关键组分中任选两个作为关键组分,只要两个方程即可进行求解只要两个方程即可进行求解.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统初始条件：代入方程积分积分的方程有篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（连串反应）以目的产物P的收率最大为优化目标可得最佳反应时间反应时间令：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（连串反应）例例3.3 在间歇釜式反应器中等温下进行下列反应在间歇釜式反应器中等温下进行下列反应(A)(M)(B)(B)(M)k2/k1=0.68,计算一甲胺的最大收率和与其相应的计算一甲胺的最大收率和与其相应的氨转化率。氨转化率。(A)(B)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（连串反应）解：氨的转化速率为解：氨的转化速率为一甲胺的生成速率为一甲胺的生成速率为初始条件:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3等温间歇釜式反应器的计算（连串反应）因为当YBYBmax时已知条件 k2/k1=0.68实际上第二个反应生成的二甲胺还可和甲醇反应实际上第二个反应生成的二甲胺还可和甲醇反应生成三甲胺，若考虑这个反应，对上述一甲胺的生成三甲胺，若考虑这个反应，对上述一甲胺的最大收率是否有影响，试分析原因？最大收率是否有影响，试分析原因？篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.4连续釜式反应器的反应体积Continuous Stir Tank Reactor（CSTRCSTR）间歇釜式反应器：各参数随时间变化，一次装卸料；间歇釜式反应器：各参数随时间变化，一次装卸料；连续釜式反应器连续釜式反应器：稳态（：稳态（定态）操作，有进有出。定态）操作，有进有出。一、连续釜式反应器的特点：一、连续釜式反应器的特点：反应器的参数不随时间变化反应器的参数不随时间变化;不存在时间自变量，也没有空间自变量不存在时间自变量，也没有空间自变量;多用于液相反应，恒容操作多用于液相反应，恒容操作;出口处的出口处的C,T=反应器内的反应器内的C,T。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.4连续釜式反应器的反应体积对稳态操作，有：对稳态操作，有：单一反应Continuous Stir Tank Reactor（CSTRCSTR）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统w反应器内C C、T T 恒定，不随时间变化，也不随位置变化。所以其内的 A A 在各点处相同，也不随时间变化 等速反应器。w当同时进行多个反应时，只要进出口组成和Q Q0 0已知，就可以针对一个组分求出反应体积V Vr r（如上式所示）。几点注意几点注意篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统空时、空速空时、空速空时（因次：时间）空速 空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。空速越大，反应器的原料处理能力越大。空速越大，反应器的原料处理能力越大。工业上有许多不同的空速定义，使用时注意 对于均相恒容反应过程，空时等于物料在反应器内的对于均相恒容反应过程，空时等于物料在反应器内的平均停留时间。空时平均停留时间。空时只针对连续反应器而言。只针对连续反应器而言。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.4.2 等温连续釜式反应器的计算（复合反应）等温连续釜式反应器的计算（复合反应）平行反应平行反应（主反应）（主反应）（副反应）（副反应）Vr、XA、YP三者关系三者关系篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.4.2 等温连续釜式反应器的计算（复合反应）等温连续釜式反应器的计算（复合反应）连串反应连串反应Vr、XA、YP三者关系三者关系篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例3.4 使用CSTR生产乙酸乙酯,条件同例3.1求：计算反应器的有效体积？乙酸的转化速率将出口转化率0.35代入反应器体积间歇操作整体的反应速率较CSTR要快CSTR没有辅助操作时间 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例3.5 使用CSTR生产乙酸乙酯,条件同例3.2求：空时为3小时，A的转化率和P的收率？解：由A和P的物料衡算将空时和初始浓度代入上两式，联立求解CA=0.2573kmol/m3(负根舍去)，相应转化率为P的浓度为收率为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统等温等温CSTR 的计算的计算例题3.4 和例题3.5 思考：针对于一正级数的反应，如果不考虑间歇操作时的辅助时间，同时当连续操作时的空时与间歇操作时的操作时间相等时，哪种操作的转化率高？Why?篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.5 CSTR的串联与并联的串联与并联 思考：思考：1.用一个大反应器好还是几个小反应器好？用一个大反应器好还是几个小反应器好？2.若几个小反应器，是串联好还是并联好若几个小反应器，是串联好还是并联好？3.若几个小反应器，则各釜的体积是多少？若几个小反应器，则各釜的体积是多少？篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统CSTR的的串串联联与与并并联联 正常动力学正常动力学反常动力学反常动力学CSTR反反应体积几何图示应体积几何图示3.5对于正常动力学，多釜串联有利；对于反常动力学，则使对于正常动力学，多釜串联有利；对于反常动力学，则使用单釜有利，如使用多釜，采用并联的方式。用单釜有利，如使用多釜，采用并联的方式。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统BR正常动力学正常动力学反常动力学反常动力学反应体积几何图示反应体积几何图示对比间歇釜式反应器对比间歇釜式反应器篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.5 CSTR的串联与并联的串联与并联 1.正常动力学，转化速率随转化率增加而降低，多釜串联 优于单釜操作，总反应体积小；2.反常动力学，转化速率随转化率增加而增加，单釜操作 优于多釜串联，总反应体积小；单釜过大，难于加工时，需要用若干小釜。对于单釜过大，难于加工时，需要用若干小釜。对于具有正常动力学的反应采用串联方式；反常动力具有正常动力学的反应采用串联方式；反常动力学，则应各釜单独操作，即采用并联方式。学，则应各釜单独操作，即采用并联方式。3.CSTR与BR比较呢？篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统转化速率-RA随转化率存在极值点单釜，面积OACD第一釜，面积OGFE第二釜，面积EBCD双釜串联，总面积OGFE+EBCD1从小釜大釜排列最优；01从大釜小釜排列最优=1釜体积相等时最优=0rA与与CA无关,多釜串联没有必要多釜串联多釜串联单单CSTR 当当S随随XA增加而单调下降时增加而单调下降时篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性当当S随随XA增加而单调上升时增加而单调上升时达到相同转化率下的收率：达到相同转化率下的收率：间歇釜间歇釜多釜串联多釜串联2 12 的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统B)多釜串联,A和B连续从第一釜加入连续操作A和B浓度均较高适合1 2 12 的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统C)多釜串联,A和B连续从第一釜加入,小釜在前连续操作A和B浓度均较高适合1 2 12的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统D)间歇釜,A一次加入,B连续加入半连续操作A间歇操作,B连续操作A浓度高和B浓度低适合12 12 的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统E)多釜串联,A和B连续从第一釜加入,大釜在前连续操作A和B浓度均较低适合12 12的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统F)单个CSTR,A和B连续加入连续操作A和B浓度均较低适合适合1 1 2 2 1 1 2 12 12的反应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统关于操作温度w要得到较高的生产强度，反应需在高温下进行。w当E E2 2EEE1 1时，虽然低温有利于提高选择性，但应尽可能使反应在较高温度下进行，实际上存在一个最佳温度值。w对于连续釜式反应器，在此温度下操作可使目的产物的产量最大；w间歇釜式反应器则存在最佳温度序列，在不同的反应时刻，应保持不同的操作温度。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性例例3.8 以纯以纯A为原料在连续釜式反应器中生产为原料在连续釜式反应器中生产P，反应为反应为空时为空时为1h，问在什么温度下操作，问在什么温度下操作P的收率最大？的收率最大？解：列组分解：列组分A和和P的物料衡算式如下的物料衡算式如下篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性最佳操作温度与空时有关代入数据得：T=389.3K篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统在等温间歇反应器中，可以得到最佳反应时间 和目的产物P的最佳收率：3.6.3 连串反应 假设如下的连串反应均为一级，假设如下的连串反应均为一级，P P为目的产物为目的产物篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统在连续釜式反应器进行上述连串反应，最佳空时（不是反应在连续釜式反应器进行上述连串反应，最佳空时（不是反应时间）和最佳收率又怎样？时间）和最佳收率又怎样？首先根据物料衡算式，有首先根据物料衡算式，有得到：得到：最佳空时和最佳收率最佳空时和最佳收率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统最佳收率为：最佳收率为：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中连串反应的中间目的产物的最佳收率问题BRCSTR或篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统*对于间歇釜式反应器，则有：对于间歇釜式反应器，则有：间歇釜式反应器和连续釜式反应器性能的差别见下图间歇釜式反应器和连续釜式反应器性能的差别见下图 目的产物收率与转化率的关系可以表示为：*对于对于CSTR：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.6 釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器的转化率与收率的关系图釜式反应器的转化率与收率的关系图1.转化率相同，转化率相同，BR的收的收率大于率大于CSTR2.k2/k1越小，差异越大越小，差异越大3.都存在极大值都存在极大值4.收率随收率随k2/k1越小越小而增大而增大篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统应该注意的问题w可以通过改变操作温度的办法来改变k k2 2/k/k1 1 的相对大小，但无论E E2 2和E E1 1相对大小如何，一般采用较高的反应温度，以提高反应器的生产强度。w 可以使用催化剂来改变k k2 2/k/k1 1。w当然，如果Q是目的产物，问题就简单多了。采用反应时间t、空时的办法即可。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例3.9 在连续釜式反应器中等温进行下列反应,反应均为一级,反应温度下k2/k1=0.68,试计算一甲胺的最大收率和与其相应的氨转化率?解:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统将B1B4代入A式中,整理方程对xA求导,并令得到方程D,并解出将结果代入C中求出参见:例3.9.nb 例3.3.nb篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.7 3.7 半间歇釜式反应器半间歇釜式反应器应用场合应用场合:w 浓度浓度:要求一种反应物浓度高要求一种反应物浓度高,一种反应物浓度低一种反应物浓度低w 控温控温:强放热反应强放热反应,调节加料速度以控制反应温度调节加料速度以控制反应温度w 产物分布产物分布:可逆反应可逆反应,不断移走产物不断移走产物反应精馏反应精馏特点特点:反应器中物料浓度随时间变化反应器中物料浓度随时间变化,通过对组分作物料通过对组分作物料衡算可获得设计方程衡算可获得设计方程,由于有物料连续加入或取出由于有物料连续加入或取出,反应体积是变化的反应体积是变化的,非恒容过程非恒容过程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统w特点：半间歇操作反应物系组成随时间而变。特点：半间歇操作反应物系组成随时间而变。液相反应：B B一次加入一次加入,A,A连续加入。连续加入。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统条件：先注入条件：先注入V0的的B，后连续加，后连续加A，流量，流量Q0，浓度为浓度为CA0，出料，出料Q=0 对对A A作物料衡算作物料衡算输入输出反应累积篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统反应体积若B大大过量,B的浓度可认为不变,初始不含A篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.8 变温间歇釜式反应器变温间歇釜式反应器问题提出问题提出：（没有体积功）（没有体积功）n 间歇釜难以做到等温操作，热效应小时，可近似等温，热效应大时，难做到；间歇釜难以做到等温操作，热效应小时，可近似等温，热效应大时，难做到；n 温度影响生产强度，有时变温的效果更好。对于封闭物系，如不考虑轴功则有：温度影响生产强度，有时变温的效果更好。对于封闭物系，如不考虑轴功则有：使用使用 更为方便，即：物系与环境交换的热量等于系统的焓变。更为方便，即：物系与环境交换的热量等于系统的焓变。选择衡算的控制体为整个反应器。选择衡算的控制体为整个反应器。dt 时间内，物系与外界交换热量为时间内，物系与外界交换热量为dq，焓焓变为变为dH；在；在 t 时刻，温度为时刻，温度为T，而在，而在t+dt 时刻，温度为时刻，温度为T+dT。由于焓变。由于焓变与过程无关，假定反应在基准温度与过程无关，假定反应在基准温度Tr下进行，则：下进行，则：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统注意：反应热是对关键组分A的反应热。与外界的热交换为：dq=UAh（Tc-T）dt 式中，U为总传热系数，Ah传热面积，Tc为换热介质温度。结合上面各式，有 (dH)(dq)TcT 向系统供热；向系统供热；TcP,rA=kCACB,反应在间歇釜式反应器中进行.首先将固体顺丁烯二酸酐(A)加入釜内用蒸汽加热熔融,其熔点为326K.全部熔融后迅速加入已醇,此时液体混合物中顺丁烯二酸酐和已醇的浓度分别为4.55及5.34kmol/m3.求:(1)t1=?326K-(绝热)-373K-(等温)-373K xA=0.xA1 xAf=0.98(2)t2=?373K-(等温)-373K(3)比较两种情况下的冷却水用量及蒸汽用量.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解(1):绝热升温,由3.84绝热反应时温度与转化率的关系:反应速率方程:绝热过程反应温度升高到373K时达到的转化率为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统绝热过程反应温度升高到373K时需要的反应时间在373K等温反应时需要的反应时间总反应时间:代入(B)式恒容时(3.8)式篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解(2)在373K等温反应时需要的反应时间,按G式计算篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解(3)按第一种方式反应,先绝热反应,后进行等温反应,式等温反应时放热量为q1,需要的冷却水量为Qc1,下面以1立方米反应物料为基准计算按第二种方式反应,等温反应时放热量为q2,需要的冷却水量为Qc2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统需要的蒸汽量计算,由于加热到熔点326K时需要的蒸汽量是相同的,第二种方式会增加从326K加热到373K的热量q3,相应的饱和蒸汽用量QH已知,0.405MPa的饱和水蒸气的冷凝热为2136kJ/kg可见,第二种方法反应时间较少,但需要增加冷却水和加热蒸汽用量.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.9 连续釜式反应器的定态操作连续釜式反应器的定态操作CSTR内的反应物料温度均匀一致，若为定态内的反应物料温度均匀一致，若为定态操作，则反应是在等温下进行的，若为非定态操作，则反应是在等温下进行的，若为非定态操作，则属变温过程。但都不随空间而变。操作，则属变温过程。但都不随空间而变。无论是定态还是非定态操作，反应过程的温度无论是定态还是非定态操作，反应过程的温度均需由反应器的热量衡算和物料衡算式来决定。均需由反应器的热量衡算和物料衡算式来决定。定态不唯一（定态稳定性问题）定态不唯一（定态稳定性问题）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.9 连续釜式反应器的定态操作连续釜式反应器的定态操作3.9.1 连续釜式反应器的热量衡算式连续釜式反应器的热量衡算式连续釜式反应器是一个敝开物系流动系统。在连续釜式反应器是一个敝开物系流动系统。在定态操作条件下，根据流动系统的热力学第一定态操作条件下，根据流动系统的热力学第一定律，可以得到整个反应体积的热量衡算式定律，可以得到整个反应体积的热量衡算式 d H=d q H 系统的焓变，包括两个部分系统的焓变，包括两个部分 进出料液的焓变进出料液的焓变H1、H3；化学反应热效应化学反应热效应H2 H=H1+H2+H3篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统我们可以以进料温度我们可以以进料温度T T0 0为基准温度下进行，基准温度下进行，则与间歇操作相同，可以得到则与间歇操作相同，可以得到CSTRCSTR的热衡算式为的热衡算式为 绝热操作 U=0绝热温升绝热温升结合结合物料衡算式物料衡算式篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系
