反应器型式和操作方式的评比和选择.ppt

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1、 在工业规模化学反应器中进行的过程，是比在工业规模化学反应器中进行的过程，是比较复杂的。其中既有化学反应过程，又有传质、较复杂的。其中既有化学反应过程，又有传质、传热和不均匀流动等物理过程，物理过程与化学传热和不均匀流动等物理过程，物理过程与化学反应过程相互影响、相互渗透，影响反应结果。反应过程相互影响、相互渗透，影响反应结果。从本质上，物理过程不改变反应过程的动力学从本质上，物理过程不改变反应过程的动力学规律。即反应的动力学方程并不因为物理过程的规律。即反应的动力学方程并不因为物理过程的存在而发生变化。但是流体的流动、传质和传热存在而发生变化。但是流体的流动、传质和传热过程会影响实际反应场所

2、的浓度和温度在时间和过程会影响实际反应场所的浓度和温度在时间和空间上的分布，从而影响反应的最终结果。也就空间上的分布，从而影响反应的最终结果。也就是同一反应动力学方程，由于物料的浓度和温度是同一反应动力学方程，由于物料的浓度和温度不同，则反应速度也将是不同的不同，则反应速度也将是不同的。对某个具体反应，选择反应器和操作条件、操作对某个具体反应，选择反应器和操作条件、操作方式主要考虑化学反应本身的特征和反应器特征，最方式主要考虑化学反应本身的特征和反应器特征，最终选择的依据将取决于所有进程的经济性。终选择的依据将取决于所有进程的经济性。过程的经济性主要受两个因素影响：过程的经济性主要受两个因素影

3、响：（1 1）反应器的大小）反应器的大小 对于单一反应，其产物是确定的，没有产物的分对于单一反应，其产物是确定的，没有产物的分布问题，在反应器设计中重要的是反应器大小。布问题，在反应器设计中重要的是反应器大小。（2 2）产物分布（选择性、收率等）产物分布（选择性、收率等）对于复合反应，首先要考虑产物分布。对于复合反应，首先要考虑产物分布。一 反应器生产能力的大小（单一不可逆反应）1、容积效率（有效利用系数）容积效率（有效利用系数）一个化学反应在相同操作条件下，采用一个化学反应在相同操作条件下，采用PFR所需体积所需体积VR,P和和CSTR所需体积所需体积VR,C之比，称为容积效率之比，称为容积

4、效率。2.不同型式反不同型式反应的的组合合目的：若反应器的型式、大小已经确定，如何把它们组目的：若反应器的型式、大小已经确定，如何把它们组合起来，以在确定的动力学条件下，发挥更大的效益。合起来，以在确定的动力学条件下，发挥更大的效益。不同的化学反应，动力学不同，但反应速率和反应浓度不同的化学反应，动力学不同，但反应速率和反应浓度的关系只可能包括：的关系只可能包括：单调增；单调增；单调减；单调减；有最大值；有最大值；有最小值。有最小值。（1）单调增增 反应浓度越高，反应速率越大。在选用组合反应器的反应浓度越高，反应速率越大。在选用组合反应器的型式或选择加料方式时，应使反应物尽可能维持最高浓度。型

5、式或选择加料方式时，应使反应物尽可能维持最高浓度。p 平推流反应器，物料不发生返混，其反应物浓度随流动方平推流反应器，物料不发生返混，其反应物浓度随流动方向的变化正是反应过程浓度的分布，即它维持了反应浓度向的变化正是反应过程浓度的分布，即它维持了反应浓度的最高水平。的最高水平。p 全混釜没有浓度分布，只是在一个最低浓度水平下反应，全混釜没有浓度分布，只是在一个最低浓度水平下反应，这个最低浓度水平是在进口浓度一定，进了速率一定时，这个最低浓度水平是在进口浓度一定，进了速率一定时，随着物料的平均停留时间的增长而降低，即随着反应器体随着物料的平均停留时间的增长而降低，即随着反应器体积增大，器内浓度减

6、小。积增大，器内浓度减小。p因此，应选用平推流反应器。假设现有平推流、小全混釜因此，应选用平推流反应器。假设现有平推流、小全混釜和大全混釜三个反应器，要求最优组合，应该按物流方向，和大全混釜三个反应器，要求最优组合，应该按物流方向，联结方式是平推流联结方式是平推流 小全混釜小全混釜 大全混釜。大全混釜。（2 2）单调减）单调减 应选用全混釜。当有不同型式反应器时，优化组应选用全混釜。当有不同型式反应器时，优化组合与（合与（1 1）相反。）相反。（3 3）有极值点）有极值点 可以从极值点把曲线分成单调增和单调减两段，可以从极值点把曲线分成单调增和单调减两段，按（按（1 1）和（）和（2 2）原则选择不同型式反应器的组成。）原则选择不同型式反应器的组成。二二 平行反平行反应