反应器基本原理节精要.ppt

当x = 0，y = 0，代入上式得 c = 0 同理，对于三釜串联可以得到下列关系： 对于四釜串联，可得 对于N釜串联，同样也可得 上式就是N个连续操作得理想搅拌釜串联时，用脉冲法测定其示踪物随时间变化得关系的计算式。 由式（4-7）可知，物料在此种类型的反应器里的停留时间分布函数为： 式（4-10）也可以写成如下的形式： 或 式（4-10）、（4-10a）、（4-10b）就是N个连续操作理想搅拌釜串联时E (θ)的计算公式，其中是 指物料经过整个串联多釜的空间时间， 是指物料经过每一个釜的空间时间。 。 3-4 停留时间分布函数在分析解决反应器 问题中的作用 确定实际流动体系的N或Dx 对于一个实际的流动体系，若用多釜串联流动模型或轴向扩散流动模型来描述它的流动情况，最关键的是要知道该流体体系相当于多少个理想搅拌釜串联，或该流动体系的Dx是多少，然后才谈得上做数学计算。如上所述，实际流动体系的停留时间分布函数E (θ) 是可以用示踪物测定出来的，而实测的E (θ) 的均值和方差又与该流动体系相当的N或Dx有关。因此可以由E (θ) 求得N或Dx。 （1）多釜串联流动模型中N的确定：在多釜串联流动模型中，物料在反应器中的停留时间分布函数为： θ值的均值和方差分别为： （4-11） 由此可见，平均停留时间正好等于物料在反应器中的空间时间。 所以，由实测的E (θ) 图形的均值 和方差 就可以求出实际流动体系所相当的串联的理想搅拌釜的釜数N。 或 （2）轴向扩散流动模型中Dx的确定：轴向扩散流动模型只给出一个偏微方程，并没有给出停留时间分布函数。为了得到轴向扩散模型的E (θ) 表达式，也是先计算出示踪物出口浓度c (θ) 与θ的关系，而后在根据式（4-7）求出E (θ)。这里要着重指出的是，示踪物的流动，恰恰是一个不稳定的流动。 在轴向扩散流动模型中，当Dx不是很大时，停留时间分布函数为： 这是一个以为随机变量的正态分布，而且 由于物料在反应器内的线速度u和反应器管长L都是可以知道的，所以由实测的E (θ) 图形的均值和方差也可以求出该流动体系所具有的Dx。 （3）N和Dx的关系：由实测的E (θ) 图形的均值和方差既可以求出N，又可以求出Dx，因此实际流动体系在Dx不是很大时，N和Dx有如下的关系： 判断物料在反应器里的流动情况 利用停留时间分布函数，可以比较物料在不同反应器里的流动情况，找到改进和强化反应器的途径。 例如，有一个加氢脱硫反应器，物料在生产装置中的转化率与在中试装置里的装化率不一样，这种不同是由于物料在生产装置中的流动情况与在中试装置里不一样，还是由于催化剂活性降低、结焦、中毒等化学的原本呢？为了比较中试装置和生产装置里的物料流动情况，用“脉冲法”以C14标记的十八烷作为示踪物，分别测定物料在中试装置和生产装置中的停留时间分布，结果如图4-22所示。为了比较中试装置和生产装置中的化学动力学条件的异同，分别计算两个装置里化学反应速率常数k，结果如图4-23所示。 由上述结果可知，生产装置和中试装置的化学动力学条件基本相同（活化能基本相同），而物料在两个反应器里的流动情况有很大不同。后来改进了催化剂的填装，使之均匀，生产装置的停留时间分布就有很大改进（见图4-24），使生产装置的转化率接近于中试装置