第三章釜式及均相管式反應器

1、第三章第三章 釜式及均相管式反應器釜式及均相管式反應器 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 本章授課內容本章授課內容第一節(jié) 間歇釜式反應器第二節(jié) 連續(xù)流動均相管式反應器第三節(jié) 連續(xù)流動釜式反應器第四節(jié) 理想流動反應器的組合和比較第五節(jié) 多重反應的選擇率第六節(jié) 半間歇釜式反應器第七節(jié) 釜式反應器中進行的多相反應化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 連續(xù)流動均相管式反應器，由于長、徑比較大，連續(xù)流動均相管式反應器，由于長、徑比較大，呈湍流流動，可以視為平推流反應器。強烈攪拌的呈湍流流動，可以視為平推流反應器。強烈攪拌的連續(xù)流動釜式反應器中，剛進入反應器的新鮮物料連續(xù)流動釜式反應器中，剛進入反應器的新鮮物

2、料與存留在反應器中的物料瞬時達到完全混合，可視與存留在反應器中的物料瞬時達到完全混合，可視為物料質點的停留時間分布極寬的全混流反應器。為物料質點的停留時間分布極寬的全混流反應器?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 在強烈攪拌的間歇及連續(xù)流動釜式反應器中，在強烈攪拌的間歇及連續(xù)流動釜式反應器中，完全互溶的液相中物系的混合達分子尺度，不存在完全互溶的液相中物系的混合達分子尺度，不存在物質傳遞過程對反應的影響，即其反應動力學是本物質傳遞過程對反應的影響，即其反應動力學是本征反應動力學。如果在強烈攪拌的釜式反應器中進征反應動力學。如果在強烈攪拌的釜式反應器中進行液行液- -液、液液、液- -固、氣固、氣

3、- -液等非均相反應和氣液等非均相反應和氣- -液液- -固固非催化及催化的三相反應，都存在液相與液相、固非催化及催化的三相反應，都存在液相與液相、固相或氣相之間的相際傳質過程，傳質過程與攪拌情相或氣相之間的相際傳質過程，傳質過程與攪拌情況有關，其反應動力學是包含傳質的宏觀反應動力況有關，其反應動力學是包含傳質的宏觀反應動力學。學?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 間歇釜式反應器間歇釜式反應器 釜式或槽式反應器都設置攪拌裝置。釜式反應釜式或槽式反應器都設置攪拌裝置。釜式反應器大都用于完全互溶的液相或呈兩相的液器大都用于完全互溶的液相或呈兩相的液- -液相及液相及液液- -固相反應

4、物系在間歇狀態(tài)下操作，與化學實驗固相反應物系在間歇狀態(tài)下操作，與化學實驗室內裝有電動攪拌器的玻璃三口燒瓶極為類似。室內裝有電動攪拌器的玻璃三口燒瓶極為類似。一、一、 釜式反應器的特征釜式反應器的特征化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 間歇操作時，反應物料按一定配料比一次加入間歇操作時，反應物料按一定配料比一次加入反應器中，容器的頂部有一可拆卸的頂蓋，以供清反應器中，容器的頂部有一可拆卸的頂蓋，以供清洗和維修用。在容器內部設置攪拌裝置，經(jīng)過一定洗和維修用。在容器內部設置攪拌裝置，經(jīng)過一定的時間，反應達到規(guī)定的轉化率后，停止反應并將的時間，反應達到規(guī)定的轉化率后，停止反應并將物料排出反應器，完成一個

5、生產周期。物料排出反應器，完成一個生產周期。F反應器內液相均相和氣反應器內液相均相和氣- -液相反應的物料濃度處處液相反應的物料濃度處處相等。相等。F反應器內具有足夠強的傳熱條件，無需考慮反應物反應器內具有足夠強的傳熱條件，無需考慮反應物料內的熱量傳遞問題。料內的熱量傳遞問題。F反應器內物料同時開始和停止反應，所有物料具有反應器內物料同時開始和停止反應，所有物料具有相同的反應時間。相同的反應時間?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 間歇反應器的優(yōu)點間歇反應器的優(yōu)點是操作靈活，適應不同操作是操作靈活，適應不同操作條件與不同產品品種，適用于小批量、多品種、反條件與不同產品品種，適用于小批量、多品種、

6、反應時間較長的產品生產。應時間較長的產品生產。間歇反應器缺點間歇反應器缺點是，裝料、是，裝料、卸料等輔助操作要耗費一定的時間。卸料等輔助操作要耗費一定的時間?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 連續(xù)操作的釜式反應器，反應物料連續(xù)地加入連續(xù)操作的釜式反應器，反應物料連續(xù)地加入和排出，反應器內物料混合均勻，物料組成和溫度和排出，反應器內物料混合均勻，物料組成和溫度相同，但一般進口處反應物料的溫度低于反應器內相同，但一般進口處反應物料的溫度低于反應器內的物料溫度?？梢愿鶕?jù)需要利用傳熱裝置調節(jié)反應的物料溫度?？梢愿鶕?jù)需要利用傳熱裝置調節(jié)反應器內物料的溫度，連續(xù)操作的釜式反應器可以處于器內物料的溫度，連續(xù)

7、操作的釜式反應器可以處于等溫或絕熱情況下操作。等溫或絕熱情況下操作。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 間歇及連續(xù)流動釜式反應器廣泛用于含液相反間歇及連續(xù)流動釜式反應器廣泛用于含液相反應物料的系統(tǒng)，如精細合成中的液相反應及液應物料的系統(tǒng)，如精細合成中的液相反應及液- -液液非均相反應，有色冶金及化學礦加工中的液非均相反應，有色冶金及化學礦加工中的液- -固相固相反應，生物反應中的微生物發(fā)酵反應，聚合物生產反應，生物反應中的微生物發(fā)酵反應，聚合物生產中的乳液及懸浮液聚合，氣中的乳液及懸浮液聚合，氣- -液液- -固非催化及催化的固非催化及催化的三相反應，油脂加氫或有機物氧化的氣三相反應，油脂加氫或

8、有機物氧化的氣- -液相反應液相反應及氣及氣- -液相絡合催化反應等過程。液相絡合催化反應等過程。 釜式反應器也可以在半間歇狀態(tài)下操作，屬于釜式反應器也可以在半間歇狀態(tài)下操作，屬于非定態(tài)過程。非定態(tài)過程?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 二、間歇釜式反應器的數(shù)學模型二、間歇釜式反應器的數(shù)學模型 間歇釜式反應器中物系溫度和各組分的濃度均間歇釜式反應器中物系溫度和各組分的濃度均達到均一，可以對整個反應器進行物料衡算。若達到均一，可以對整個反應器進行物料衡算。若VR為反應物料在整個反應器中占有的體積，間歇操作為反應物料在整個反應器中占有的體積，間歇操作則物料的流入量及流出量均為零，此時單一反應關則物

9、料的流入量及流出量均為零，此時單一反應關鍵反應組分鍵反應組分A的物料衡算式可寫成的物料衡算式可寫成 整理積分，可得整理積分，可得 該式是液相單一反應達到一定轉化率所需反應時間該式是液相單一反應達到一定轉化率所需反應時間的數(shù)學模型。的數(shù)學模型。0/)(dtdnVrARVAAfAfxVAAAxVAARArdxcrdxVnt0000)()(化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 若反應過程中等溫液相物料的密度變化可以不若反應過程中等溫液相物料的密度變化可以不計，即等容過程，則計，即等容過程，則 cA0及及cAf為關鍵反應組分為關鍵反應組分A初始和所要求的摩爾濃度，初始和所要求的摩爾濃度，kmol/m3。

10、只要已知反應動力學方程或反應速率與組分只要已知反應動力學方程或反應速率與組分A濃度濃度cA之間的變化規(guī)律，就能計算達到之間的變化規(guī)律，就能計算達到cAf所需反應所需反應時間。最基本、最直接的方法是數(shù)值積分或圖解法。時間。最基本、最直接的方法是數(shù)值積分或圖解法。 已知動力學數(shù)據(jù)已知動力學數(shù)據(jù)1/(rA)VxA的曲線，然后求取的曲線，然后求取xA0到到xAf之間曲線下的面積即為之間曲線下的面積即為t/cA0。同時也可作出。同時也可作出曲線曲線1/(rA)VcA，然后求取，然后求取cA0到到cAf之間曲線下的面之間曲線下的面積為反應時間。積為反應時間。dtdcrAVA/)(AfAccVAArdct0

11、)(化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 圖圖3-3等溫間液相歇反應過程等溫間液相歇反應過程反應時間的圖解積分反應時間的圖解積分圖圖3-2 等溫間歇液相反應等溫間歇液相反應過程的參數(shù)積分過程的參數(shù)積分化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 1.1.等溫等容液相單一反應等溫等容液相單一反應 在間歇反應器中，若進行等容液相單一不可逆在間歇反應器中，若進行等容液相單一不可逆反應，反應物系的體積反應，反應物系的體積VR不變，以零級、一級和二不變，以零級、一級和二級不可逆反應的本征速率方程代入級不可逆反應的本征速率方程代入 由于等容過程中，由于等容過程中， 在計算中采用轉化率和殘余濃度兩種形式表示反應在計算中采用

12、轉化率和殘余濃度兩種形式表示反應要求。若要求達到規(guī)定轉化率，即著眼于反應物料要求。若要求達到規(guī)定轉化率，即著眼于反應物料的利用率，或著眼于減輕反應后的分離任務。另一的利用率，或著眼于減輕反應后的分離任務。另一種要求是達到規(guī)定的殘余濃度，這完全是為了適應種要求是達到規(guī)定的殘余濃度，這完全是為了適應后續(xù)工序的要求，如有害雜質的除去即屬此類。后續(xù)工序的要求，如有害雜質的除去即屬此類。)1 ()1 (00AfARAfARAfAfxcVxnVnc)1 (0AAAxccAfxAAcAxfdxkct00)(化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 間歇反應器中等溫等容液相單一不可逆反應的動力學及積分結果間歇反應器中

13、等溫等容液相單一不可逆反應的動力學及積分結果 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 比較不同反應級數(shù)的殘余濃度和反應時間，可比較不同反應級數(shù)的殘余濃度和反應時間，可以發(fā)現(xiàn)：零級反應殘余濃度隨反應時間增加呈直線以發(fā)現(xiàn)：零級反應殘余濃度隨反應時間增加呈直線下降，一直到反應物完全轉化為止。而一級反應和下降，一直到反應物完全轉化為止。而一級反應和二級反應的殘余濃度隨反應時間的增加而慢慢地下二級反應的殘余濃度隨反應時間的增加而慢慢地下降。特別是二級反應，反應后期的殘余濃度變化速降。特別是二級反應，反應后期的殘余濃度變化速率非常小，這意味著反應的大部分時間花費在反應率非常小，這意味著反應的大部分時間花費在反應

14、的末期。若提高轉化率和降低殘余濃度，會使所需的末期。若提高轉化率和降低殘余濃度，會使所需的反應時間大幅度增加。為了保證反應后期動力學的反應時間大幅度增加。為了保證反應后期動力學的準確、可靠，為了要密切注意反應后期的反應機的準確、可靠，為了要密切注意反應后期的反應機理是否發(fā)生變化，要重視反應過程后期動力學的研理是否發(fā)生變化，要重視反應過程后期動力學的研究。究?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 對于單一可逆反應，要考慮化學平衡，動力學對于單一可逆反應，要考慮化學平衡，動力學方程及積分式，其中方程及積分式，其中kc及及 分別為正反應及逆反應分別為正反應及逆反應速率常數(shù)，速率常數(shù)，Kc為平衡常數(shù)，為平

15、衡常數(shù)， 。ckCccKkk化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 2. 等溫等容液相多重反應等溫等容液相多重反應 間歇反應器中進行等溫等容多重可逆反應的動間歇反應器中進行等溫等容多重可逆反應的動力學及積分式見教材中表力學及積分式見教材中表3-3，若某些多重反應的積，若某些多重反應的積分式不易求出解析解，可在計算機上求出其數(shù)值解。分式不易求出解析解，可在計算機上求出其數(shù)值解?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 三、間歇釜式反應器的工程放大及操作優(yōu)化三、間歇釜式反應器的工程放大及操作優(yōu)化 由間歇反應器的設計方程可得一個極為重要由間歇反應器的設計方程可得一個極為重要的結論：反應物達到一定的轉化率所需的反應

16、時間，的結論：反應物達到一定的轉化率所需的反應時間，只取決于過程的反應速率或動力學因素，與反應器只取決于過程的反應速率或動力學因素，與反應器的大小無關；反應器的大小是由反應物料的處理量的大小無關；反應器的大小是由反應物料的處理量決定的。決定的。1. 工程放大工程放大化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 實驗室用的小型反應器要做到等溫操作比較容實驗室用的小型反應器要做到等溫操作比較容易，而大型反應器就很難做到；又如實驗室反應器易，而大型反應器就很難做到；又如實驗室反應器通過攪拌可使反應物料混合均勻，濃度均一，而大通過攪拌可使反應物料混合均勻，濃度均一，而大型反應器要做到這一點就比較困難。生產規(guī)模的間

17、型反應器要做到這一點就比較困難。生產規(guī)模的間歇反應器的反應效果與實驗室反應器相比，總是有歇反應器的反應效果與實驗室反應器相比，總是有些差異。些差異。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 間歇反應器的反應體積根據(jù)單位時間的反應物間歇反應器的反應體積根據(jù)單位時間的反應物料處理體積料處理體積Q0及操作周期來決定。及操作周期來決定。Q0由生產任務確由生產任務確定，而操作周期由兩部分組成：一是反應時間定，而操作周期由兩部分組成：一是反應時間t，由，由式（式（3-4）求得；另一是輔助時間）求得；另一是輔助時間t0，其值只能根據(jù)，其值只能根據(jù)實際經(jīng)驗來決定。由此可得間歇反應器的反應體積。實際經(jīng)驗來決定。由此可

18、得間歇反應器的反應體積?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 無論間歇釜式反應器中進行液相，液無論間歇釜式反應器中進行液相，液-液相或液液相或液-固相反應，反應體積固相反應，反應體積VR要比反應器的實際體積要比反應器的實際體積Vt要要小，以保證反應物料上面存有一定的空間，小，以保證反應物料上面存有一定的空間，VR與與Vt之比為填充系數(shù)之比為填充系數(shù)f，其值根據(jù)反應物料的性質而定，其值根據(jù)反應物料的性質而定，一般為一般為0.40.85。間歇釜式反應器中未裝填液體物。間歇釜式反應器中未裝填液體物料的空間為液體物料的蒸汽所占據(jù)，即液體混合物料的空間為液體物料的蒸汽所占據(jù)，即液體混合物中各有關組分的蒸汽之

19、和所確定，物料的反應溫度中各有關組分的蒸汽之和所確定，物料的反應溫度越高，則蒸汽壓越大，反應器應承受的總壓越高，越高，則蒸汽壓越大，反應器應承受的總壓越高，所采用的耐壓等級也越高。釜式反應器必須在密閉所采用的耐壓等級也越高。釜式反應器必須在密閉條件下操作。條件下操作?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 2. 反應時間的優(yōu)化反應時間的優(yōu)化 間歇反應器每批物料的操作時間包括反應時間間歇反應器每批物料的操作時間包括反應時間和輔助時間，對于一定的化學反應和反應器，輔助和輔助時間，對于一定的化學反應和反應器，輔助時間是一定值。隨著反應操作時間延長，無疑會使時間是一定值。隨著反應操作時間延長，無疑會使產品的

20、產量增多，但按單位操作時間計算的產品產產品的產量增多，但按單位操作時間計算的產品產量并不增加。因此，以單位操作時間的產品產量為量并不增加。因此，以單位操作時間的產品產量為目標函數(shù)，就必然存在一個最優(yōu)反應時間，此時該目標函數(shù)，就必然存在一個最優(yōu)反應時間，此時該函數(shù)值最大。函數(shù)值最大。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 對于反應對于反應 ，若要求產物，若要求產物R的濃度為的濃度為cR，則，則單位操作時間的產品產量單位操作時間的產品產量PR為為 對反應時間求導，對反應時間求導， 并可由并可由 ，得，得AR0ttcVPRRR200)()(ttcdtdcttVdtdPRRRR0dtdPR0RRdccdtt

21、t化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 3. 配料比配料比 對反應對反應 ，如動力學方程為，如動力學方程為 在工業(yè)上，為了使價格較高的或在后續(xù)工序中較在工業(yè)上，為了使價格較高的或在后續(xù)工序中較難分離的組分難分離的組分A的殘余濃度盡可能低，也為了縮短的殘余濃度盡可能低，也為了縮短反應時間，常采用反應物反應時間，常采用反應物B過量的操作方法。定義過量的操作方法。定義配料比配料比 ，于是，等容液相反應過程中組分的，于是，等容液相反應過程中組分的濃度濃度 代入動力學方程代入動力學方程ABPSBAVAckcr)(/BoAomcc000()(1)BBAAAAcccccmc) 1(/)(0AAAAVAcmckc

22、dtdcr化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 積分可得積分可得 或寫成或寫成 當要求當要求A的轉化率較高時，配料比的影響更加的轉化率較高時，配料比的影響更加明顯，提高配料比可縮短反應時間，而需付出的代明顯，提高配料比可縮短反應時間，而需付出的代價是：（價是：（1）降低反應器的容積利用率；（）降低反應器的容積利用率；（2）增加）增加組分組分B的回收費用，所以這也是一個需優(yōu)化的參數(shù)。的回收費用，所以這也是一個需優(yōu)化的參數(shù)。00(1)11lnln11(1)AAAAAAmccmxc ktmmcmmx0ln1(1)ABAmxmc ktmmx化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 當配料比大到在反應中的消耗可以忽

23、略時，上當配料比大到在反應中的消耗可以忽略時，上述動力學方程可寫為述動力學方程可寫為 。 此時，該二級反應可視同一級反應。即使不是此時，該二級反應可視同一級反應。即使不是很大，在反應末期也可能發(fā)生這種反應級數(shù)的轉變。很大，在反應末期也可能發(fā)生這種反應級數(shù)的轉變。例如：當例如：當cA0=1，cB0=1.3時，在反應初期，時，在反應初期，A和和B濃濃度接近，表現(xiàn)出二級反應的特征；而當?shù)霓D化率為度接近，表現(xiàn)出二級反應的特征；而當?shù)霓D化率為0.9時，時，cA0=0.1，cB0=0.4此時配料比為此時配料比為4，組分，組分B過量過量甚多，其動力學特征接近一級反應。甚多，其動力學特征接近一級反應。0ABA

24、Arkc ck c化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 4. 反應溫度反應溫度 對于間歇釜式反應器，可以在反應時間的不同對于間歇釜式反應器，可以在反應時間的不同階段，反應物系處于不同組成時，調整反應溫度。階段，反應物系處于不同組成時，調整反應溫度。一般說來，高轉化率時，反應物濃度減少，反應速一般說來，高轉化率時，反應物濃度減少，反應速率隨之減少，可以適當調高反應溫度，以促使反應率隨之減少，可以適當調高反應溫度，以促使反應速率常數(shù)增大而增加反應速率。速率常數(shù)增大而增加反應速率。 但應注意，對于液相反應，液相組分的性質隨但應注意，對于液相反應，液相組分的性質隨溫度而變，例如：溫度而變，例如：化學工業(yè)出

25、版社化學工業(yè)出版社 n 反應溫度提高，液相組分的蒸汽壓很快上升，甚至反應溫度提高，液相組分的蒸汽壓很快上升，甚至某一組分會達到沸點；某一組分會達到沸點；反應溫度增大，可能使某些反應組分的腐蝕性加強；反應溫度增大，可能使某些反應組分的腐蝕性加強；對于多重反應，反應溫度增高，會使某些副反應加對于多重反應，反應溫度增高，會使某些副反應加劇。劇。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 連續(xù)流動均相管式反應器連續(xù)流動均相管式反應器 在連續(xù)管式反應器中，在流速較大的湍流狀態(tài)在連續(xù)管式反應器中，在流速較大的湍流狀態(tài)時，雖然徑向速度分布較均勻，但在邊界層中速度時，雖然徑向速度分布較均勻，但在邊界層中速

26、度仍然因壁面的阻滯而減慢，使徑向和軸向都還存在仍然因壁面的阻滯而減慢，使徑向和軸向都還存在一定程度的混合，人們設想了一種理想流動，即認一定程度的混合，人們設想了一種理想流動，即認為物料在反應器內具有嚴格均勻的徑向速度分布，為物料在反應器內具有嚴格均勻的徑向速度分布，物料像活塞一樣向前流動，反應器內沒有返混。這物料像活塞一樣向前流動，反應器內沒有返混。這種流動稱為平推流，亦稱活塞流，當管式反應器的種流動稱為平推流，亦稱活塞流，當管式反應器的管長遠大于管徑且物系處于湍流狀態(tài)時接近于平推管長遠大于管徑且物系處于湍流狀態(tài)時接近于平推流流動，習慣用流流動，習慣用PFR，即，即Plug Flow Reac

27、tor來表示。來表示。一、均相管式反應器的特征一、均相管式反應器的特征化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 平推流反應器具有以下特點：平推流反應器具有以下特點：在連續(xù)定態(tài)條件下操作時，反應器的徑向截面上物在連續(xù)定態(tài)條件下操作時，反應器的徑向截面上物料的各種參數(shù)，如濃度、溫度等只隨物料流動方向料的各種參數(shù)，如濃度、溫度等只隨物料流動方向變化，不隨時間而變化；變化，不隨時間而變化；由于徑向具有均勻的流速，也就是在徑向不存在濃由于徑向具有均勻的流速，也就是在徑向不存在濃度分布，反應速率隨空間位置的變化只限于軸向；度分布，反應速率隨空間位置的變化只限于軸向；由于徑向速度均勻，反應物料在反應器內具有相同由于

28、徑向速度均勻，反應物料在反應器內具有相同的停留時間。的停留時間?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 如果反應物系是液相，在等溫反應過程中，無如果反應物系是液相，在等溫反應過程中，無論摩爾流量有無變化，物系的密度均可視為不變，論摩爾流量有無變化，物系的密度均可視為不變，即等容過程，定態(tài)下平均停留時間即等容過程，定態(tài)下平均停留時間tm可用反應器體可用反應器體積積VR與液相物系進口體積流量與液相物系進口體積流量V0之比來確定，即之比來確定，即tm=VR/V0。如果反應物系是氣相，例如低碳烴熱裂。如果反應物系是氣相，例如低碳烴熱裂解反應，由于變溫和摩爾流量不斷增加，即變容過解反應，由于變溫和摩爾流量不斷

29、增加，即變容過程，物系的體積流量沿反應器軸向長度而變，定態(tài)程，物系的體積流量沿反應器軸向長度而變，定態(tài)下平均平均停留時間不能用下平均平均停留時間不能用VR/V0來計算。來計算?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 二、平推流均相管式反應器的數(shù)學模型二、平推流均相管式反應器的數(shù)學模型 根據(jù)平推流反應器的特點，應取反應器內一微根據(jù)平推流反應器的特點，應取反應器內一微元體積元體積dVR進行物料衡算。在微元體積內反應物料進行物料衡算。在微元體積內反應物料的濃度、溫度均勻一致。的濃度、溫度均勻一致。 微元中單一反應物料衡算如下微元中單一反應物料衡算如下 當當VR=0時，時，xA=0，則達到一定轉化率，則達到

30、一定轉化率xAf所需的所需的反應體積為反應體積為1. 等溫平推流均相反應器等溫平推流均相反應器RVAAAdVrdxcV)(00AfxVAAARrdxcVV000)(化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 進行積分時，需知道進行積分時，需知道(rA)V與與xA的函數(shù)關系。為的函數(shù)關系。為此，要此，要注意兩點注意兩點： C反應是等溫還是變溫，等溫時反應速率常數(shù)為反應是等溫還是變溫，等溫時反應速率常數(shù)為常數(shù)，變溫反應時要結合熱量衡算式建立常數(shù)，變溫反應時要結合熱量衡算式建立k與與xA的的關系；關系；C如化學計量式如化學計量式 中，對于氣相反應，過程中氣中，對于氣相反應，過程中氣體混合物的摩爾流量和體積流量

31、不斷地變化，需體混合物的摩爾流量和體積流量不斷地變化，需建立反應物系體積流量建立反應物系體積流量xA的關系。的關系。0i化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 如平推流反應器內進行等溫等容過程，其平均如平推流反應器內進行等溫等容過程，其平均停留時間停留時間tm為為 將上式與間歇反應器中反應時間的積分式相比，將上式與間歇反應器中反應時間的積分式相比，表明兩者結果完全相同，也即間歇反應器中的結論表明兩者結果完全相同，也即間歇反應器中的結論完全適用于平推流反應器。完全適用于平推流反應器。 對于等容液相過程，以反應物濃度對于等容液相過程，以反應物濃度cA與轉化率與轉化率xf的關系的關系 代入上式，可得代入上

32、式，可得AfxVAAARmrdxcVVt000)(0(1)AAAccx000100(1)AfAfAxcAARnnncAAAdxdcVVVkcxkc化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 本書第一章將空間速度的倒數(shù)定義為標準接觸本書第一章將空間速度的倒數(shù)定義為標準接觸時間時間0，0即反應體積即反應體積VR與與STP狀況下初態(tài)反應混狀況下初態(tài)反應混合物體積流量合物體積流量VS0之比。當反應器中有填充物，如氣之比。當反應器中有填充物，如氣-固相固定床催化反應器，以含有填充物間的空隙在固相固定床催化反應器，以含有填充物間的空隙在內的反應床層體積計算內的反應床層體積計算VR。VR與進口狀態(tài)下初態(tài)反與進口狀態(tài)下

33、初態(tài)反應混合物流量應混合物流量V0之比，稱為接觸時間之比，稱為接觸時間。教材中表。教材中表3-4中中tm與與0或或是有區(qū)別的。是有區(qū)別的。tm只適用于等溫等容反應，只適用于等溫等容反應，而而0或或通用于變溫變容反應，因為通用于變溫變容反應，因為0或或按初態(tài)流量按初態(tài)流量VS0或或V計算，計算，VS0或或V0在反應器中是一個不變值。在反應器中是一個不變值?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 2. 絕熱等容平推流均相反應器絕熱等容平推流均相反應器 由于反應過程伴隨熱效應，為了維持反應溫度由于反應過程伴隨熱效應，為了維持反應溫度條件的需要，工業(yè)生產中許多反應是在變溫條件下條件的需要，工業(yè)生產中許多反應

34、是在變溫條件下進行。變溫平推流反應器，其溫度、反應物系濃度、進行。變溫平推流反應器，其溫度、反應物系濃度、反應速率均沿流動方向變化，需要聯(lián)立物料衡算式反應速率均沿流動方向變化，需要聯(lián)立物料衡算式和熱量衡算式，再結合動力學方程求解，而反應器和熱量衡算式，再結合動力學方程求解，而反應器內流體的壓降若低于進口壓力的內流體的壓降若低于進口壓力的1/10，動量衡算式，動量衡算式可不計。可不計?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例例3-2 在直徑在直徑0.6m，長，長16m的管式反應器內，以溴的管式反應器內，以溴化四乙胺作催化劑，由環(huán)氧丙烷和化四乙胺作催化劑，由環(huán)氧丙烷和CO2合成碳酸丙合成碳酸丙烯酯。新

35、鮮的環(huán)氧丙烷（烯酯。新鮮的環(huán)氧丙烷（PO）、）、 CO2進入管式反應進入管式反應器，碳酸丙烯酯器，碳酸丙烯酯(PC)則部分循環(huán)，反應壓力則部分循環(huán)，反應壓力7MPa，進口溫度進口溫度411K。 CO2全部溶于全部溶于PC-PO混合物，過程混合物，過程為液相均相平推流絕熱反應。為液相均相平推流絕熱反應。 反應式為反應式為 反 應 器 進 料 量 如 下 ：反 應 器 進 料 量 如 下 ： P O 7 . 1 k m o l / h ， C O 2 10.475kmol/h，PC 33.875kmol/h，環(huán)氧丙烷的反應，環(huán)氧丙烷的反應速率速率 ；)()(364263PCOHCCOPOHC)/(

36、2KccckrPCCOPOPO化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 反應速率常數(shù)反應速率常數(shù) 平衡常數(shù)平衡常數(shù) 在上述絕熱反應條件下，環(huán)氧丙烷的平均反應在上述絕熱反應條件下，環(huán)氧丙烷的平均反應焓焓 ，反應混合物的平均密度，反應混合物的平均密度 ,單位質量混合物的平均等壓熱容單位質量混合物的平均等壓熱容 。求解。求解反應器出口環(huán)氧丙烷的轉化率。反應器出口環(huán)氧丙烷的轉化率。)/()/12139exp(10557. 636hkmolmTk)/11584177.22exp(TKmolkJHr/24.9631000/kg m)/(98. 1KkgkJcp化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 解：將給定的各反應組

37、分的摩爾流量，解：將給定的各反應組分的摩爾流量，kmol/h，轉，轉換成摩爾濃度，換成摩爾濃度，kmol/m3。已知在反應過程中，液。已知在反應過程中，液相反應混合物的平均密度相反應混合物的平均密度 ，則液相混合物進，則液相混合物進口質量流量口質量流量 其體積流量其體積流量 因此，進口處各反應組分的初始濃度和摩爾分數(shù)如因此，進口處各反應組分的初始濃度和摩爾分數(shù)如下：下：31000/kg m7.1 5810.4754433.875 1024327.95/Wkg hhmV/328. 41000/95.4327306584. 0,2036. 0,1380. 0;/827. 7,/420. 2,/64

38、0. 10,0,0,30,30,30,22PCCOPOPCCOPOyyymkmolcmkmolcmkmolc化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 對于等容液相反應，環(huán)氧丙烷的轉化率為對于等容液相反應，環(huán)氧丙烷的轉化率為xPO時，時，環(huán)氧丙烷的濃度環(huán)氧丙烷的濃度cPO=cPO,0(1-xPO)，根據(jù)反應的化學，根據(jù)反應的化學計量式，計量式，PO的反應消耗量的反應消耗量 ，相應，相應CO2的的反應消耗量為反應消耗量為 。碳酸丙烯酯的反應增加。碳酸丙烯酯的反應增加量量 。由此可得當環(huán)氧丙烷轉化率為。由此可得當環(huán)氧丙烷轉化率為xPO時，時，CO2的濃度的濃度 ，碳酸丙烯酯的濃，碳酸丙烯酯的濃度度 。因此，

39、動力學方程可寫成。因此，動力學方程可寫成,0,0POPOPOPOPOccccx2COPOcc PCPOcc 2222,0,0,0COCOCOCOPOPOcccccx,0,0,0PCPCPCPCPOPOcccccx )()(20KccckdVdcVdVdNrPCCOPORPORPOVPO化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 對于連續(xù)管式均相反應器，對于連續(xù)管式均相反應器， ，式中，式中Ac為管式反應器為管式反應器的截面積，的截面積，dl（變量）為軸向長度，即反應器內物料衡算方（變量）為軸向長度，即反應器內物料衡算方程如下程如下 對于絕熱反應器，熱量衡算方程為對于絕熱反應器，熱量衡算方程為 或或 將將

40、V0，W， 和反應速率常數(shù)和反應速率常數(shù)k及平衡常數(shù)及平衡常數(shù)K與溫度的關與溫度的關系式代入物料衡算及熱量衡算方程，用系式代入物料衡算及熱量衡算方程，用Runge-Kutta法求解法求解微分方程組，可得管式反應器中物料溫度及各反應組分的軸微分方程組，可得管式反應器中物料溫度及各反應組分的軸向濃度和摩爾分數(shù)分布。向濃度和摩爾分數(shù)分布。dlAdVcR)/()/)(/(20KccckdldcAVPCCOPOPOcdlArHdTcNcVPOrpii)()/()(/)/(2KccckHdldTcAWPCCOPOrpcPc化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 碳酸丙烯酯合成反應器的軸向溫度和組分摩爾分數(shù)分布碳

41、酸丙烯酯合成反應器的軸向溫度和組分摩爾分數(shù)分布 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 3. 變溫變容平推流均相反應器低碳烴管式裂解爐 低碳烴裂解是一個很復雜的多重反應系統(tǒng)，即使只考慮低碳烴裂解是一個很復雜的多重反應系統(tǒng)，即使只考慮高溫下乙烷裂解脫氫生成乙烯、乙烯脫氫生成乙炔和乙炔與高溫下乙烷裂解脫氫生成乙烯、乙烯脫氫生成乙炔和乙炔與水蒸汽反應生成一氧化碳的連串反應。水蒸汽反應生成一氧化碳的連串反應。?乙烯產率與反應溫度、反應時間的變化乙烯產率與反應溫度、反應時間的變化 從反應工程的角度考慮，乙烷單獨進行脫氫生成乙烯而從反應工程的角度考慮，乙烷單獨進行脫氫生成乙烯而不伴隨乙烯和乙炔進一步脫氫是不可能

42、的，只有同時研究上不伴隨乙烯和乙炔進一步脫氫是不可能的，只有同時研究上述反應的反應動力學，從反應速率和反應時間方面來尋求乙述反應的反應動力學，從反應速率和反應時間方面來尋求乙烯的高產率。根據(jù)動力學數(shù)據(jù)計算不同溫度下乙烯產率隨反烯的高產率。根據(jù)動力學數(shù)據(jù)計算不同溫度下乙烯產率隨反應時間的變化。應時間的變化。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 計算表明：溫度一定時，乙烯產率計算表明：溫度一定時，乙烯產率N24/N0隨反應時間延隨反應時間延長而增加，到最高點后，反應時間繼續(xù)延長，則乙烯分解的長而增加，到最高點后，反應時間繼續(xù)延長，則乙烯分解的反應占優(yōu)勢，乙烯產量下降，并且反應溫度愈高，最大乙烯反應占

43、優(yōu)勢，乙烯產量下降，并且反應溫度愈高，最大乙烯與氫摩爾比與氫摩爾比N24/N0值愈高，而對應的最佳反應時間愈短；其值愈高，而對應的最佳反應時間愈短；其它低碳烴也有類似情況，即高溫和短停留時間是提高乙烯收它低碳烴也有類似情況，即高溫和短停留時間是提高乙烯收率的關鍵。率的關鍵?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n ?裂解爐的基本特征裂解爐的基本特征 為了適應耐高溫的要求，工業(yè)裂解爐的爐管為了適應耐高溫的要求，工業(yè)裂解爐的爐管材料由材料由25Cr20Ni(HK)系列合金鋼改為系列合金鋼改為25Cr35Ni(HP)系列合金鋼，其中含鈮或鎢，耐熱溫度可達系列合金鋼，其中含鈮或鎢，耐熱溫度可達1150。國外不

44、同的公司有不同的爐型，爐管排。國外不同的公司有不同的爐型，爐管排列也不斷改進，以縮短停留時間。列也不斷改進，以縮短停留時間。 公司開發(fā)公司開發(fā)的的(Short Residence Time)型裂解爐已從早期的型裂解爐已從早期的SRT-I型發(fā)展到型發(fā)展到19941999年的年的STR-型。型。STR-I型爐，型爐，每臺生產能力每臺生產能力2030kt乙烯乙烯/年，每臺年，每臺4組爐管長，組爐管長，每組爐管長每組爐管長8090m，管內直徑，管內直徑75133mm多程等多程等徑管，表觀停留時間徑管，表觀停留時間0.60.7s，適用原料為乙烷到，適用原料為乙烷到石腦油。石腦油。Lummus化學工業(yè)出版

45、社化學工業(yè)出版社 n STR-型爐，每臺生產能力型爐，每臺生產能力50100 kt乙烯乙烯/年，年，每臺每臺1624組爐管，每組爐管長約組爐管，每組爐管長約21m，爐管采用變，爐管采用變徑管，前端采用徑管，前端采用4根內直徑約根內直徑約50mm管單程系列，合管單程系列，合并后采用單根內直徑約并后采用單根內直徑約100mm的雙程，表觀停留時的雙程，表觀停留時間間0.20.3s，適用原料為乙烷到加氫尾油。型爐出口，適用原料為乙烷到加氫尾油。型爐出口的裂解物溫度達的裂解物溫度達810-860，其中除乙烯外，還有未，其中除乙烯外，還有未反應的乙烷和丙烷，裂解生成的甲烷、丙烯、乙炔、反應的乙烷和丙烷，裂

46、解生成的甲烷、丙烯、乙炔、丁二稀、碳五混合物，氫和一氧化碳。丁二稀、碳五混合物，氫和一氧化碳。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n ?水蒸氣作稀釋劑水蒸氣作稀釋劑 低碳烴裂解普遍采用水蒸氣作稀釋劑：低碳烴裂解普遍采用水蒸氣作稀釋劑：可以降低烴分壓，提高乙烯收率；可以降低烴分壓，提高乙烯收率；加入后增加管內流速，減低滯留膜厚度，防止管加入后增加管內流速，減低滯留膜厚度，防止管內熱結焦；內熱結焦；經(jīng)過反應經(jīng)過反應 清除焦碳；清除焦碳；22HCOCOH化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 高溫蒸氣有氧化性，可抑制原料所含硫對爐管的腐高溫蒸氣有氧化性，可抑制原料所含硫對爐管的腐蝕。水蒸氣的稀釋比要適當，過大要

47、影響裂解爐的蝕。水蒸氣的稀釋比要適當，過大要影響裂解爐的處理能力，增加裂解爐的熱負荷和影響出爐氣體的處理能力，增加裂解爐的熱負荷和影響出爐氣體的急冷降溫；但易結焦的原料應適當增大稀釋比。例急冷降溫；但易結焦的原料應適當增大稀釋比。例如，裂解原料為乙烷時，稀釋比（蒸汽與烴質量比）如，裂解原料為乙烷時，稀釋比（蒸汽與烴質量比）為為0.300.35；裂解輕石腦油，稀釋比為；裂解輕石腦油，稀釋比為0.50；裂解；裂解重柴油，稀釋比為重柴油，稀釋比為0.801.00?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n ?物料的真實停留時間物料的真實停留時間 裂解爐管中物料的真實停留時間是物料從爐管裂解爐管中物料的真實停留

48、時間是物料從爐管進口到出口所經(jīng)歷的反應時間。對于等容平推流反進口到出口所經(jīng)歷的反應時間。對于等容平推流反應器，反應過程中物料的體積流量不變，故真實停應器，反應過程中物料的體積流量不變，故真實停留時間即平均停留時間。留時間即平均停留時間。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 裂解爐管中進行的反應是變溫和變摩爾反應，裂解爐管中進行的反應是變溫和變摩爾反應，爐管中物料的體積流量、物料的溫度和組成隨管長爐管中物料的體積流量、物料的溫度和組成隨管長而變，真實停留時間可按微元管長的物料的體積流而變，真實停留時間可按微元管長的物料的體積流量和相應微元體積而逐段積分求出。如通過求解裂量和相應微元體積而逐段積分求出

49、。如通過求解裂解爐管內物料衡算、熱量衡算，動量衡算及由各反解爐管內物料衡算、熱量衡算，動量衡算及由各反應的反應速率式組成的微分方程組，可逐段求出其應的反應速率式組成的微分方程組，可逐段求出其停留時間而后加和。停留時間而后加和?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 在工業(yè)裂解爐中，一般用表觀停留時間，對于在工業(yè)裂解爐中，一般用表觀停留時間，對于變容反應，可按下列不同體積流量的表示方式計算變容反應，可按下列不同體積流量的表示方式計算表觀停留時間：表觀停留時間： 爐管進口值；爐管進口值； 爐管出口值；爐管出口值； 爐管進口和出口的算術平均值；爐管進口和出口的算術平均值； 爐管進、出口的對數(shù)平均值。爐管進

50、、出口的對數(shù)平均值。 不同公司的裂解爐，常采用不同的體積流量表不同公司的裂解爐，常采用不同的體積流量表示方式。示方式。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 連續(xù)流動釜式反應器連續(xù)流動釜式反應器 連續(xù)流動釜式反應器在強烈攪拌情況下可視為連續(xù)流動釜式反應器在強烈攪拌情況下可視為全混流反應器，反應物料連續(xù)地加入和流出反應器，全混流反應器，反應物料連續(xù)地加入和流出反應器，不存在間歇操作中的輔助時間問題。在定態(tài)操作中，不存在間歇操作中的輔助時間問題。在定態(tài)操作中，容易實現(xiàn)自動控制，操作簡單，節(jié)省人力，產品質容易實現(xiàn)自動控制，操作簡單，節(jié)省人力，產品質量穩(wěn)定，可用于產量大的產品生產過程。量穩(wěn)定

51、，可用于產量大的產品生產過程。一、一、 連續(xù)流動釜式反應器的特征及數(shù)學模型連續(xù)流動釜式反應器的特征及數(shù)學模型化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 由于強烈攪拌，反應器內物料達到全釜均勻的由于強烈攪拌，反應器內物料達到全釜均勻的濃度和溫度。這種連續(xù)流動反應器的流動狀況稱為濃度和溫度。這種連續(xù)流動反應器的流動狀況稱為全混流反應器，常用全混流反應器，常用CSTR表示。表示。 這種全混流也是一種理想化的假設，實際工業(yè)這種全混流也是一種理想化的假設，實際工業(yè)生產中廣泛使用連續(xù)攪拌釜式反應器進行液相反應，生產中廣泛使用連續(xù)攪拌釜式反應器進行液相反應，只要達到足夠的攪拌強度，其流型很接近于全混流。只要達到足夠的

52、攪拌強度，其流型很接近于全混流。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 根據(jù)全混流的定義，進入反應器的反應物料與根據(jù)全混流的定義，進入反應器的反應物料與存留于反應器中的物料達到瞬間混合，而且在反應存留于反應器中的物料達到瞬間混合，而且在反應器出口處即將要流出的物料也與釜內物料濃度相等。器出口處即將要流出的物料也與釜內物料濃度相等。 全混流反應器的特點是反應器中反應物料的濃全混流反應器的特點是反應器中反應物料的濃度處于出口狀態(tài)的低濃度，而反應產物濃度則處于度處于出口狀態(tài)的低濃度，而反應產物濃度則處于出口狀態(tài)的高濃度。全混流反應器的反應速率由釜出口狀態(tài)的高濃度。全混流反應器的反應速率由釜內的濃度和溫度

53、所決定。內的濃度和溫度所決定?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 根據(jù)全混流反應器的特征，可對整個反應器作物料衡根據(jù)全混流反應器的特征，可對整個反應器作物料衡算。定態(tài)下，反應器內反應物料的累積量為零，算。定態(tài)下，反應器內反應物料的累積量為零，V0和和cA0分分別為液相物料進口流量和反應組分別為液相物料進口流量和反應組分A的濃度，反應物料充滿的濃度，反應物料充滿整個反應器，其體積為整個反應器，其體積為VR。對關鍵反應組分。對關鍵反應組分A作物料衡算作物料衡算 化簡得化簡得 式中式中(rA)f表示按出口濃度計算的反應速率。當反應器進口表示按出口濃度計算的反應速率。當反應器進口 物料中已含反應產物，即

54、物料中已含反應產物，即0000(1)()AAAfAfRV cV cxrVfAAfAfAAfARrxcrccVV)/()/()(/000fAAfARrxcVV)/(00fAAAfARrxxcVV)/()(000化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 如果已知反應速率如果已知反應速率rA與反應物濃度與反應物濃度cA（或轉化（或轉化率率xA）的動力學關系，可以標繪成）的動力學關系，可以標繪成1/rAcA的曲線；的曲線；全混流反應器中進行反應的接觸時間為圖中的矩形全混流反應器中進行反應的接觸時間為圖中的矩形面積，而相同條件等溫平推流反應器所需接觸時間面積，而相同條件等溫平推流反應器所需接觸時間為為1/rAc

55、A曲線下面的面積，明顯低于全混流反應器。曲線下面的面積，明顯低于全混流反應器?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 圖圖3-8 全混流反應器全混流反應器的圖解法的圖解法化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例例3-4 生化工程中酶反應生化工程中酶反應AR為自催化液相反應，為自催化液相反應，反應速率式，產物反應速率式，產物R是過程的催化劑，因此進口原是過程的催化劑，因此進口原料種含有產物料種含有產物R，某溫度下，某溫度下k=1.512m3/(kmolmin)，采用的原料中含采用的原料中含A 0.99kmol/m3，含，含R 0.01kmol/m3，原料的進料量為原料的進料量為10m3/h，要求，要求A的

56、最終濃度降到的最終濃度降到0.01kmol/m3，求，求: (l)反應速率達到最大時，反應速率達到最大時，A的濃度為多少的濃度為多少? (2)采用全混流反應器時，反應器體積是多大采用全混流反應器時，反應器體積是多大? (3)采用平推流反應器時，反應器體積是多大采用平推流反應器時，反應器體積是多大? (4)為使反應器體積為最小，將全混流和平推流反應為使反應器體積為最小，將全混流和平推流反應器組合使用，組合方式如何？其最小體積為多少器組合使用，組合方式如何？其最小體積為多少?化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 解：(l) 要使反應速率最大 即 化簡得 (2) 在全混流反應器中 )(00AARARAA

57、ccckcckcr/0AAdrdc 0kc2kckcAm0A0R30R0AAmm/kmol5 . 0)cc(5 . 0cRAf0R0AAfRfAAf0A0V)ccc(kcV)r()cc(V3AfAfAf0A0Rm91.1060)01. 01)(01. 0)(512. 1()01. 099. 0(10)c1(kc)cc(VV化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n (3) 在平推流反應器中在平推流反應器中 由由cA0到到cAm和由和由cAm到到cAf是對稱的，因此是對稱的，因此AmAccAmAmAAAAARcccckVccdckVV0)1)(1ln(2)1 (200003013. 160/)5 . 05

58、 . 01)(99. 0199. 0ln(512. 1102m化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n (4) 反應器的組合形式及最小體積。反應器的組合形式及最小體積。 要使反應器體積最小，從要使反應器體積最小，從cA0到到cAm應該用全混應該用全混流反應器，而后從流反應器，而后從cAm到到cAf串聯(lián)一個平推流反應器。串聯(lián)一個平推流反應器。 全混流反應器體積為全混流反應器體積為 平推流反應器體積為平推流反應器體積為 m3。 所以最小總體積所以最小總體積3AmAmAm0A01Rm216. 060)5 . 01)(5 . 0)(512. 1()5 . 099. 0(10)c1(kc)cc(VVAfAmcc

59、AfAfAmAmAAARcccckVccdckVV)1)(1ln()1 (00507. 0)01. 001. 01)(5 . 015 . 0ln()60)(512. 1 (1032R1RRm723. 0VVV化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 二、多級全混釜的串聯(lián)及優(yōu)化圖圖3-9 多級串聯(lián)全混流反應器的推動力多級串聯(lián)全混流反應器的推動力1. 多級全混釜的濃度特征多級全混釜的濃度特征化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 平推流反應器是無返混的反應器，全混流反應平推流反應器是無返混的反應器，全混流反應器是返混最大的反應器。器是返混最大的反應器。 從反應過程的推動力來比較，平推流反應器的從反應過程的推動力

60、來比較，平推流反應器的反應推動力比全混流反應器的反應推動力大得多，反應推動力比全混流反應器的反應推動力大得多，平推流反應器的反應速率沿物料流動方向有一個由平推流反應器的反應速率沿物料流動方向有一個由高到低的變化過程，全混流反應器的反應速率始終高到低的變化過程，全混流反應器的反應速率始終處于出口反應物料低濃度的低速率狀態(tài)。為此，為處于出口反應物料低濃度的低速率狀態(tài)。為此，為了降低返混影響的程度，提高全混流反應過程的推了降低返混影響的程度，提高全混流反應過程的推動力，常采用多級全混流反應器串聯(lián)的措施。動力，常采用多級全混流反應器串聯(lián)的措施。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 一個體積為一個體積為VR