七化学反应工程.pptx

§1 概述;;4 任务 化学反应器的正确选型与合理设计； 实验室数据的有效放大； 反应过程的设计和控制最优化； 改进和强化现有的技术与设备，降低能耗，提高经济效益。 5 方法 数学模型法;6 化学反应器的分类;7 基本反应器;连续操作搅拌釜式反应器 特点：连续进料；T、P、q一定时，反应器内的物料浓度不随时间变化；物料在釜内的停留时间不同。;;8 反应器内物料的流动模型;;非理想流动模型－介于上两种理想模型之间 a.轴向扩散模型－活塞流+轴向扩散 将对活塞流的偏离情况通过轴向扩散（??向返混）速率来描述。费克定律： b.多级全混流模型（多釜串联流动模型） 把实际流动情况偏离平推流或全混流的程度用串联的釜数N来表示。N＝1时为全混流，N＝∞时为活塞流。 ;§2 均相反应器及计算;特点 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响； 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题； 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。;;单位时间物料衡算： 物料进入量=物料引出量+物料的累积量+反应消耗的物料量 反应消耗的物料量=-物料的累积量;简单一级反应： ;;例7-1;;例7-2;;特点： 连续进料； T、P、q一定时，反应器内任一截面的物料浓度不随时间变化； 浓度沿管长变化； 物料质点在反应器内的停留时间相等。;对单位时间dV微元体积的物料衡算： 物料进入量=物料引出量+反应消耗的物料量 qV0CA0(1-xA)= qV0CA0[1-(xA+dxA)]+(-rA)dVR 基本方程： ;等温一级反应： ;;例7-3;例7-4;特点： 连续进料； T、P、q一定时，反应器内的物料浓度不随时间变化； 反应器内物料的参数处处相等，且等于出口物料的参数； 物料在釜内的停留时间不同。;单位时间物料衡算： 物料进入量=物料引出量+反应消耗的物料量 qV0CA0= qV0CA+(-rA)VR;简单一级反应： ;;例7-5;例7-6;特点： 连续进料； T、P、q一定时，各反应器内的物料浓度不随时间变化； 各反应器内物料的参数处处相等，且等于出口物料的参数； 各釜间的物料浓度不同，前一级反应器出口的物料浓度为后一级反应器的入口浓度。;;;代数法求VR,i、N、xA,N、cA,N：;转化率： ;图解法： ;例7-7;对三釜串联反应器：;§3 均相反应过程优化和反应器选择;反应器类型;讨论;;;2 以产率和选择性为优化目标（复杂反应）;;平行反应过程 ;E1E2：升高温度有利于提高反应选择性； E1E2：降低温度有利于提高反应选择性。;串联反应 ;;3 结论;§4 反应器内物料的停留时间分布;停留时间分布函数 F(t) --停留时间为0－t的物料在进料总量中占的分率： ;2 停留时间分布函数的测定;阶梯输入法： 将定常态流动的物料从某一时刻起切换为流量与原定常态流动物料相同的含有示踪剂的流体。同时在系统出口处跟踪检测示踪剂量随时间的变化。 ;3 停留时间分布函数的数字特征;方差：(物料质点停留时间与平均停留时间的偏离程度) ;对比时间θ:;4 几种流动模型的停留时间分布函数;全混流模型;停留时间分布函数： ;多级全混流模型;停留时间分布密度函数：;扩散模型;化简，得：; ;;§5 气固相催化反应器;;;;;;;2 固定床催化反应器;;3 固体流态化和流化床反应器;;流化床反应器;4 反应器操作温度最佳化;平衡常数：;温度恒定时，转化率的变化对反应速率的影响：CA0＝1mol·m-3 ;平衡温度Te：（平衡时（－rA）＝0）;5 反应器的热稳定性;化学反应的生热曲线;小结