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化学工程专业实验

实验三连续搅拌釜式反应器液相反应的动力学参数测定

一、实验目的

连续流动搅拌釜式反应器与管式反应器相比较，就生产强度或溶剂效率而论，搅拌釜

式反应器不如管式反应器，但搅拌釜式反应器具有其独特性能，在某些场合下，比如对于

反应速度较慢的液相反应，选用连续流动的搅拌釜式反应器就更为有利，因此，在工业上，

这类反应器有着特殊的效用。

对于液相反应动力学研究来说，间歇操作的搅拌釜式反应器和连续流动的管式反应器

都不能直接测得反应速度，而连续操作的搅拌釜式反应器却能直接测得反应速度。但连续

流动搅拌釜式反应器的性能显著地受液体的流动特性的影响。当连续流动搅拌釜式反应器

的流动状况达到全混流时，即为理想流动反应器——全混流反应器，否则为非理想流动反

应器。在全混流反应器中，物料的组成和反应温度不随时间和空间而变化，即浓度和温度

达到无梯度，流出液的组成等于釜内液的组成。对于偏离全混流的非理想流动搅拌釜式反

应器，则上述状况不复存在。因此，用理想的连续搅拌釜式反应器（全混流反应器）可以

直接测得本征的反应速度，否则，测得的为表观反应速度。

用连续流动搅拌釜式反应器进行液相反应动力学，通常有三种实验方法：连续输入法、

脉冲输入法和阶跃输入法。本实验采用连续输入的方法，在定常流动下，实验测定乙酸乙

酯皂化反应的反应速度和反应常数。同时，根据实验测得不同温度下的反应速度常数，求

取乙酸乙酯皂化反应的活化能，进而建立反应速度常数与温度关系式（Arrheniusformula）

的具体表达式。通过实验练习初步掌握一种液相反应动力学的实验研究方法。并进而加深

对连续流动反应器的流动特性和模型的了解；加深对液相反应动力学和反应器原理的理解。

二、实验原理

1．反应速度

连续流动搅拌釜式反应器的摩尔衡算基本方程：

dn

FF(r)dVvA（1）

AOA0Adt

对于定常流动下的全混流反应器，上式可简化为

FF(r)V0（2）

AOAA

或可表达为

FF

(r)AOA（3）

AV

Fmols1

式中；——流入反应器的着眼反应物A的摩尔流率，；

AO

F——流出反应器的着眼反应物A的摩尔流率，mols1；

A

31

(r)——以着眼反应物A的消耗速度来表达的反应速度，molms；由全

A

混流模型假设得知反应速度在反应器内一定为定值。

V——反应器的有效容积，m3；

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合肥学院化学与材料工程系

dn/dt——在反应器内着眼反应物A的累积速率，mols1。当操作过程为定常

A

态时，累积速率为零。

对于恒容过程（恒温下的液相反应通常可视为恒容过程）而言，反应前后体积流率不

VV

变，即流入反应器的体积流率等于流出反应器的体积流率。若反应物A的起始浓

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