[2017年整理]化学反应过程与设备————反应器选择、设计和操作-第四组.ppt

A0104—2 1000吨/ 年乙酸丁酯反应器 的体积计算（分别 采用连续釜、两釜 串联生产）第四组：v连续操作釜式反应器v单个连续釜v多个串联连续釜理想混合连续搅拌釜式反应器（CSTR）n连续操作釜式反应器的结构和间歇操作釜式 反应器相同，但进出物料的操作是连续的， 即一边连续恒定地向反应器内加入反应物， 同时连续不断地把反应产物引出反应器这 样的流动状况很接近理想混合流动模型或全 混流模型n在连续操作釜式反应器内，过程参数与空间 位置、时间无关，各处的物料组成和温度都 是相同的，且等于出口处的组成和温度n连续操作釜式反应器适用于产量大的产品生 产，特别适宜对温度敏感的化学反应容易 自动控制，操作简单，节省人力稳定性好 ，操作安全单个连续操作釜式反应器（1－CSTR）n基础设计式Ø[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应 量]0=FA0Δτ- FA0（1-xA’）Δτ-(- rA ) VR Δτ物料的平均停留时间： 求解方法n解析法Ø由于反应器中的反应速率恒等于出口处值，因此结合反应动力学方程，将出口处 的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础设计式即得。

如：恒温恒容不可逆反应n=0 n=1 n=2 图解法例3-5、例3-6讲解多个串联连续操作釜式反应器（N－CSTR）n为什么要采用N－CSTR代替1－CSTR？ Ø由于1－CSTR存在严重的返混，降低了反应速率，同时容易在某些反应中导致副反应的增 加为了降低逆向混合的程度，又发挥其优点，可采用N－CSTR，这样可以使物料浓度呈阶梯 状下降，有效提高反应速率；同时还可以在各釜内控制不同的反应温度和物料浓度以及不同的搅拌和加料情况，以适应 工艺上的不同要求n-CSTR的基础设计式n在Δτ、ΔV内对任意第i釜内的反应物A进行物料衡算Ø[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量] 0 = FAi-1 Δτ- FAiΔτ- (-rA)iVRi ΔτVR=ΣVRi 检验：i=1 n=1 求解方法n解析法Ø 按不同的反应动力学方程式代入依次逐釜进行计 算，直至达到要求的转化率为止例题讲解n 图解法Ø 适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二 级反应，但只适于（-rA）能用单一组分表示的简单 反应，对复杂反应不适用步骤： 1、作出（-rA）-CA曲线2、从起点CA = CA0出发，以-1/τ1为斜率作直线，交曲线于一点，即第一釜的操作状态CA13、过点(CA1 0)以-1/τ2为斜率作直线,与曲线交点为第三釜操作点.…4、过点(CAN-1,0)以-1/τN为斜率作直线,与曲线交点为第N釜操作点CAN.则出口转化率XAN=1- CAN / CA0 若已知CA0 、CAN 、N，求VR需用试差法。

若各釜体积相同，则各直线斜率相同若各釜温度不同，则应分别作动力学曲线，各釜直线分别与各自曲线相交 。