反應(yīng)工程第二章201311課件

第三章理想流動(dòng)反應(yīng)器化學(xué)反應(yīng)器的分類按物料的聚集狀態(tài)1按反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)2按操作方式3均相反應(yīng)器：氣相（石油氣裂解）、互溶液相（醋酸和乙醇的酯化反應(yīng)）非均相反應(yīng)器：氣液相（乙烯和苯反應(yīng)生成乙苯）氣固相、液固相液液相、固固相氣液固三相1.按物料的聚集狀態(tài)間歇操作反應(yīng)器反應(yīng)器2.按操作方式連續(xù)操作反應(yīng)器攪拌附件◆

擋板擋板的作用是避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動(dòng)變?yōu)檩S向和徑向流動(dòng)，強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)液體的對(duì)流和擴(kuò)散，改善攪拌效果。

攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)列管式催化反應(yīng)器

30°C

100°C25mm

25000tubesReactorfeed

Coolant基本結(jié)構(gòu):由一根或多根管子串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成的反應(yīng)器，長(zhǎng)度與直徑比大于５０～１００,主要用于氣固相反應(yīng)。間歇反應(yīng)器平推流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器完全沒有返混返混極大(a)(b)(c)第三章理想流動(dòng)反應(yīng)器3.1流動(dòng)模型概述第三章理想流動(dòng)反應(yīng)器3.1.1反應(yīng)器中流體的流動(dòng)模型一、理想流動(dòng)模型（1）活塞流模型（2）全混流模型年齡壽命返混（不同年齡質(zhì)點(diǎn)間的混合）（2）全混流模型

假設(shè)：反應(yīng)物料以穩(wěn)定流量流入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，剛進(jìn)入的新鮮物料與存留在反應(yīng)器中的物料瞬間達(dá)到完全混合。特點(diǎn)：反應(yīng)器中所有空間位置的物料參數(shù)都是均勻的，而且等于反應(yīng)器出口處的物料性質(zhì)，物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器中的停留時(shí)間參差不齊，有的很長(zhǎng)，有的很短，形成一個(gè)停留時(shí)間分布。年齡反應(yīng)物料質(zhì)點(diǎn)從進(jìn)入反應(yīng)器算起已經(jīng)停留的時(shí)間；是對(duì)仍留在反應(yīng)器中的物料質(zhì)點(diǎn)而言的。壽命反應(yīng)物料質(zhì)點(diǎn)從進(jìn)入反應(yīng)器到離開反應(yīng)器的時(shí)間；是對(duì)已經(jīng)離開反應(yīng)器的物料質(zhì)點(diǎn)而言的。流動(dòng)模型相關(guān)的重要概念返混：又稱逆向返混，不同年齡的質(zhì)點(diǎn)之間的混合。是時(shí)間概念上的混合

BSTRPFRCSTR1投料一次加料(起始)連續(xù)加料(入口)連續(xù)加料(入口)2年齡年齡相同(某時(shí))年齡相同(某處)年齡不同3壽命壽命相同(中止)壽命相同(出口)壽命不同(出口)4返混全無返混全無返混返混極大反應(yīng)器特性分析

二.非理想流動(dòng)模型短路、溝流停留時(shí)間減少轉(zhuǎn)化率降低死區(qū)、再循環(huán)停留時(shí)間過長(zhǎng)A+B→P：有效反應(yīng)體積減少A+B→P→S產(chǎn)物P減少→停留時(shí)間的不均溝流滯留短路非理想流動(dòng)(a)(b)(c)(a)(b)(c)偏離活塞流的幾種情況渦流湍流漩渦流速不均勻溝流短路死角3.1.2

反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程選型工藝條件體積物料衡算方程熱量衡算方程動(dòng)量衡算方程入量=出量+反應(yīng)量+積累量入熱=出熱+反應(yīng)熱+傳熱+積累量間歇釜式反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)：①釜體②換熱裝置③攪拌裝置釜式反應(yīng)器換熱裝置蛇管結(jié)構(gòu)常用攪拌器及流型示意

釜式反應(yīng)器3.2理想流動(dòng)反應(yīng)器3.2.1

間歇反應(yīng)器特點(diǎn)：

1.由于劇烈攪拌，反應(yīng)器內(nèi)物料濃度達(dá)到分子尺度上的均勻，且反應(yīng)器內(nèi)濃度處處相等；2.具有足夠強(qiáng)的傳熱條件，溫度始終相等，無需考慮器內(nèi)的熱量傳遞問題；3.物料同時(shí)加入并同時(shí)停止反應(yīng)，所有物料具有相同的反應(yīng)時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)：操作靈活，適用于小批量、多品種、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品生產(chǎn)

缺點(diǎn)：裝料、卸料等輔助操作時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定間歇反應(yīng)器3.2理想流動(dòng)反應(yīng)器3.2.1

間歇釜式反應(yīng)器數(shù)學(xué)描述反應(yīng)時(shí)間輔助時(shí)間0流入量=流出量+反應(yīng)量+累積量0圖解積分示意圖t/cA0[rA]-1xxAfxA0t[rA]-1CACA0CAf

一級(jí)不可逆反應(yīng)1st.OrderReaction（irreversible）實(shí)際操作時(shí)間=反應(yīng)時(shí)間(t)+輔助時(shí)間(t’)反應(yīng)體積VR是指反應(yīng)物料在反應(yīng)器中所占的體積

VR=V(t+t’)據(jù)此關(guān)系式，可以進(jìn)行反應(yīng)器體積的設(shè)計(jì)計(jì)算

FP為單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)量

CPf為反應(yīng)終了時(shí)的產(chǎn)物濃度間歇反應(yīng)器的數(shù)學(xué)描述反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)速率殘余濃度式轉(zhuǎn)化率式n=0n=1n=2n級(jí)n≠1理想間歇反應(yīng)器中整級(jí)數(shù)單反應(yīng)的反應(yīng)結(jié)果表達(dá)式C0tdcdtCn=1n=2n=0Reactionrater:reactionprogressasafunctionofthereactionordern

tangentk增大(溫度升高）→t減少→反應(yīng)體積減小討論：間歇反應(yīng)器中的單一反應(yīng)2.反應(yīng)初始濃度的影響1.k的影響零級(jí)反應(yīng)：t與初濃度CA0正比一級(jí)反應(yīng)：t與初濃度CA0無關(guān)二級(jí)反應(yīng)：t與初濃度CA0反比3.殘余濃度零級(jí)反應(yīng)：殘余濃度隨t直線下降一級(jí)反應(yīng)：殘余濃度隨t逐漸下降二級(jí)反應(yīng)：殘余濃度隨t慢慢下降反應(yīng)后期的速度很??；反應(yīng)機(jī)理的變化4.放大；t與VR是否有關(guān)[例3-1]

以醋酸（A）和正丁醇（B）為原料在間歇反應(yīng)器中生產(chǎn)醋酸丁酯，操作溫度為100℃，每批進(jìn)料1

kmol

的A和4.96

kmol的B，已知反應(yīng)速率,試求醋酸轉(zhuǎn)化率分別為0.5、0.9、0.99時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間。已知醋酸與正丁醇的密度分別為和解對(duì)1kmolA而言，投料情況如下表：醋酸（A）正丁醇（B）1

kmol4.96kmol60kg368kg60/960=0.0625368/740=0.496該反應(yīng)為液相反應(yīng)，反應(yīng)過程中體積不變，且每次投料體積V=0.0625+0.496=0.669將0.5、0.9、0.99分別代入計(jì)算可得

一.特點(diǎn)：連續(xù)定態(tài)下，各個(gè)截面上的各種參數(shù)只是位置的函數(shù)，不隨時(shí)間而變化；徑向速度均勻，徑向也不存在濃度分布；反應(yīng)物料具有相同的停留時(shí)間。反應(yīng)結(jié)果由動(dòng)力學(xué)決定3.2.2平推流反應(yīng)器（PFR）Tubereactor裂解爐用于乙烯生產(chǎn)的管式裂解爐V0CA0CAfxAfxA0=0v0cA0(1-xA)v0cA0(1-xA-dxA)rAdVRdVRxAxA+dxA二.平推流反應(yīng)器計(jì)算的基本公式：流入量=流出量+反應(yīng)量+累積量0二.平推流反應(yīng)器計(jì)算的基本公式：BSTR與PFR的等效性分析：平推流反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)過程連續(xù)化時(shí)，本身并未得到強(qiáng)化，連續(xù)化只節(jié)省了輔助時(shí)間，提供了操作和控制的方便。積分時(shí)考慮：反應(yīng)等溫否；分子數(shù)變化否S=（）反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)速率反應(yīng)體積轉(zhuǎn)化率級(jí)等溫恒容活塞流反應(yīng)器計(jì)算式3-3全混流反應(yīng)器反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度和溫度處處相等，且等于反應(yīng)器流出物料的濃度和溫度。V0CA0V0CAfCAf

全混流反應(yīng)器流入量=流出量+反應(yīng)量+累積量0進(jìn)口中已有A取整個(gè)反應(yīng)器為衡算對(duì)象全混流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器τ的圖解積分(對(duì)比右圖的PFR圖解積分)CA0CACAfCACA0CAf平推流反應(yīng)器與全混流反應(yīng)器的比較[例3－2]生化工程中酶反應(yīng)A→R為自催化反應(yīng)，反應(yīng)速率式rA=kcAcR，某溫度下k=1.1512m3/(kmol.min)，采用的原料中含A0.99kmol/m3，含R0.01kmol/m3,要求A的最終濃度降到0.01kmol/m3，當(dāng)原料的進(jìn)料量為10m3/h時(shí)，求：（1）反應(yīng)速率最大時(shí)，A的濃度為多少？（2）采用CSTR，反應(yīng)器體積是多大？（3）采用PFR，反應(yīng)器體積是多大？（4）組合方式的最小反應(yīng)器體積。解：CArA00.51.0CA0CAf(1)顯然，CA=0.5kmol/m3時(shí)，速率達(dá)最大值。(2)CSTR(3)PFR1/rACACA0CAf1/rACACA0CAf1/rACACA0CAf(4)CSTR+PFR：最優(yōu)組合CAm組合反應(yīng)器的總體積=0.216m3+0.507m3=0.723m3回顧C(jī)STR和PFR兩種圖解CACACA0CAfCA0CAf間歇活塞流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器間歇活塞流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器00自催化反應(yīng)全混流+活塞流反應(yīng)器活塞流+全混流反應(yīng)器反應(yīng)物濃度分布間歇活塞流反應(yīng)器全混流活反應(yīng)器StirredTankCascadeCA0CAfCAxposition321450CA*CA1CA2CA3CA4一、多級(jí)混流反應(yīng)器的濃度特征3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化3.6

多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算（1）多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的推動(dòng)力反應(yīng)器的軸向長(zhǎng)度多級(jí)全混流反應(yīng)器的推動(dòng)力3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算1.解析計(jì)算VR1CA1CAmCAiCAi-1CA2VRmVR2VRiVRi-1CA0CAmV0V0V0V0V0V0CAiCAi-1CA2CA13-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算CAi-1CAiVRiCAi3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算一級(jí)不可逆反應(yīng)3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算因?yàn)榈缺葦?shù)列3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算工業(yè)上，多級(jí)CSTR串聯(lián)（層疊）時(shí)，往往將各級(jí)CSTR的體積做成相等，以便于制造。即：這時(shí)，就有可求得反應(yīng)系統(tǒng)的總體積3-6多級(jí)全混流反應(yīng)器的串聯(lián)及優(yōu)化

二、多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的計(jì)算2.圖解計(jì)算對(duì)非一級(jí)反應(yīng)，必須逐釜計(jì)算。計(jì)算比較麻煩：這時(shí)，可采用圖解法：-1/CA1CA0CArAf(CA)圖解法原理CA12.圖解計(jì)算GraphicalConstructionforaCSTR-Cascade等溫、等體積情況的圖解計(jì)算-1/cA1cA0cArAf(CA)cA3cA2cA3f(CA)三、多級(jí)CSTR串聯(lián)的優(yōu)化設(shè)計(jì)CSTR的串聯(lián)時(shí)會(huì)遇到如何分配各級(jí)轉(zhuǎn)化率的問題。當(dāng)串聯(lián)的級(jí)數(shù)確定后，可以合理分配各級(jí)的轉(zhuǎn)化率，使所需的總反應(yīng)體積最小。上式中，x1，x2……xm-1共m-1個(gè)變量是設(shè)計(jì)時(shí)可以變動(dòng)的。優(yōu)化問題是：當(dāng)這m-1個(gè)變量取何值時(shí)，VR達(dá)到其最小值。三、多級(jí)CSTR串聯(lián)的優(yōu)化解這個(gè)最優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)方法在理論上是熟知的：從以上共m-1個(gè)方程，可解出m-1個(gè)待定量(x1

，x2……xm-1)三、多級(jí)CSTR串聯(lián)的優(yōu)化解一級(jí)不可逆反應(yīng)的優(yōu)化例子兩邊同時(shí)乘以V0/k多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的優(yōu)化討論一級(jí)不可逆反應(yīng)的情況，m個(gè)全混流反應(yīng)器對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，多級(jí)全混流串聯(lián)時(shí)，要保證總的反應(yīng)體積最小，條件是各釜的反應(yīng)體積相等[例2-9]在兩級(jí)串聯(lián)全混流反應(yīng)器中進(jìn)行己二酸與己二醇的縮聚液相反應(yīng)，反應(yīng)物料中己二酸（A）與己二醇（B）按等摩爾比配成，反應(yīng)速率速率常數(shù)，加料速率為，反應(yīng)物濃度為，反應(yīng)持續(xù)在70℃等溫條件下進(jìn)行，A的轉(zhuǎn)化率為0.875，試求（1）兩個(gè)全混流反應(yīng)體積相同，（2）兩個(gè)全混流總體積最小這兩種情況下的反應(yīng)器體積。解（1）兩個(gè)等體積全混流反應(yīng)器串聯(lián)。此時(shí)，即由可得解之可得故總反應(yīng)體積（2）兩個(gè)全混流反應(yīng)器總體積最小令可得所以故總反應(yīng)體積例：用兩只串聯(lián)的全混流反應(yīng)器進(jìn)行乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)，每天產(chǎn)乙酸乙酯12000kg，其化學(xué)反應(yīng)式為原料中反應(yīng)組分的質(zhì)量比為A:B:S=1:2:1.35，反應(yīng)液的密度為1020kg/m3，并假定在反應(yīng)過程中不變。反應(yīng)在100℃下等溫操作，其反應(yīng)速率方程為已知100℃時(shí)，k=4.76×10-4L/（mol·min），平衡常數(shù)K=2.92。試計(jì)算乙酸轉(zhuǎn)化35%時(shí)，所需的反應(yīng)總體積。（1）兩只CSTR體積相等，（2）優(yōu)化的情況。解：前已求得其中：a=2.61

b=－5.15

c=0.6575

k=4.76×10-4L/（mol·min），

（1）設(shè)第一釜轉(zhuǎn)化率為xA1，根據(jù)題設(shè)：τ1＝τ2可解得：xA1=0.2264（已經(jīng)舍去了不合理值）代入τ1式中，得VR1=V0τ1＝6.036m3于是，總反應(yīng)體積VR＝12.072m3（2）優(yōu)化的情況令解得：xA1=0.2191(已舍去不合理值）代入，可求得VR1＝5.390m3

VR2＝5.487m3故反應(yīng)總體積為VR＝10.88m3例題中五種反應(yīng)器體積比較BSTR：VR＝12.68m3PFR：VR＝8.227m3CSTR：VR＝14.68m3CSTR+CSTR（相等體積）:VR＝12.07m3CSTR+CSTR（最優(yōu)體積）:VR＝10.88m3各類理想反應(yīng)器（組合）的內(nèi)在統(tǒng)一性3-7理想反應(yīng)器的組合與反應(yīng)器體積比較一、理想反應(yīng)器的組合一、理想反應(yīng)器的組合理想流動(dòng)反應(yīng)器的組合與反應(yīng)體積比較

理想流動(dòng)反應(yīng)器的組合（a)兩個(gè)全混流反應(yīng)器并聯(lián)（a)（b)兩個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)（b)（c)活塞流反應(yīng)器與全混流反應(yīng)器串聯(lián)（c)V0（d)全混流反應(yīng)器與活塞流反應(yīng)器串聯(lián)（d)（e)兩個(gè)活塞流反應(yīng)器并聯(lián)（f)兩個(gè)活塞流反應(yīng)器串聯(lián)（g)活塞流反應(yīng)器與全混流反應(yīng)器并聯(lián)（e)（f)（g)[例2-10]

兩個(gè)等體積的活塞流或全混流反應(yīng)器按上面的七中組合，在等溫下進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率，活塞流反應(yīng)器與全混流反應(yīng)器的接觸時(shí)間均為1min，計(jì)算其最終轉(zhuǎn)化率。解（a)兩個(gè)全混流反應(yīng)器并聯(lián)，（b)兩個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)，（c)與（d)全混流反應(yīng)器與活塞流反應(yīng)器串聯(lián)，（e)與（f)兩個(gè)活塞流反應(yīng)器并聯(lián)或串聯(lián)，（g)活塞流反應(yīng)器與全混流反應(yīng)器并聯(lián)，[例2-11]

等體積的活塞流與全混流反應(yīng)器串聯(lián)，在等溫下進(jìn)行二級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率活塞流與全混流反應(yīng)器的接觸時(shí)間均為1min，計(jì)算其最終反應(yīng)率。解（1）若活塞流反應(yīng)器在前，全混流反應(yīng)器在后，此時(shí)，第一反應(yīng)器出口第二反應(yīng)器出口（2）若全混流反應(yīng)器在前，活塞流反應(yīng)器在后，此時(shí)，第一反應(yīng)器出口第二反應(yīng)器出口可見對(duì)二級(jí)不可逆反應(yīng)，（c)、(d）兩種組合的最終轉(zhuǎn)化率是不同的，在本題情況下，活塞流反應(yīng)器在前優(yōu)先于全混流反應(yīng)器在前理想流動(dòng)反應(yīng)器的組合與反應(yīng)體積比較理想流動(dòng)反應(yīng)器的組合工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用某個(gè)真實(shí)反應(yīng)器的模型二、理想流動(dòng)反應(yīng)器的體積比較

單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：“正?！眲?dòng)力學(xué)，“反常”動(dòng)力學(xué)，帶有最大值的動(dòng)力學(xué)。不同的動(dòng)力學(xué)結(jié)論不同，甚至截然相反。

1/rA

FPR

1/rA

CSTR

CSTRCASCADE

1/rAxAxAxA1/rACACA0CAfCSTR+PFR：最優(yōu)組合CAmn>1n=1n=0多級(jí)全混流反應(yīng)器串聯(lián)---圖示各級(jí)反應(yīng)體積不同二、理想流動(dòng)反應(yīng)器的體積比較若干重要影響因素：（a）轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化率越高，體積差別越大（b）反應(yīng)級(jí)數(shù)：級(jí)數(shù)越高，體積差別越大（c）串聯(lián)級(jí)數(shù)：級(jí)數(shù)越多，體積差別越?。╠）膨脹率（因子）：膨脹越大，則返混影響越大，體積差別也就越大。組成一座化工廠100根并聯(lián)活塞流反應(yīng)器1000根并聯(lián)活塞流反應(yīng)器3-9全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性：反應(yīng)溫度上升反應(yīng)速率加快放熱速率增大全混流反應(yīng)器多態(tài)放熱速率移熱速率冷卻介質(zhì)溫度進(jìn)料溫度QR或QC全混流反應(yīng)器的放熱與移熱曲線（不可逆反應(yīng)）QR

或QC全混流反應(yīng)器的放熱及移熱曲線（可逆反應(yīng)）QR

或QC1.00逗留時(shí)間t(a)分布函數(shù)F（t)1.00逗留時(shí)間t(b)分布密度E（t)3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)選擇率平行反應(yīng)L(主反應(yīng))M(副反應(yīng))AL(主反應(yīng))M(副反應(yīng))A+B對(duì)比速率瞬時(shí)選擇率關(guān)鍵組分反應(yīng)物的總反應(yīng)速率中向主產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的分率。3－8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率選擇性的要求往往比速率要求更重要。一、平行反應(yīng)瞬時(shí)選擇率：關(guān)鍵組分反應(yīng)物的總反應(yīng)速率中向主產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的分率。對(duì)比速率理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)選擇率全混流反應(yīng)器全混流時(shí)s為常數(shù)根據(jù)積分中值定理得平推流反應(yīng)器總選擇率3－8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率abx總選擇速率3－8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率（1）選擇率的溫度效應(yīng)E1>E2T升高→選擇率增大E1<E2T降低→選擇率增大E1=E2選擇率與溫度無關(guān)升高溫度，對(duì)活化能高的反應(yīng)有利降低溫度，對(duì)活化能低的反應(yīng)有利（2）選擇率的濃度效應(yīng)n1>n2CA升高→選擇率增大n1<n2CA降低→選擇率增大n1=n2選擇率與CA無關(guān)設(shè)置較高的CA：PFR（BR）；高濃度的原料；較低的轉(zhuǎn)化率。設(shè)置較低的CA：CSTR；低濃度原料（或稀釋，或物料循環(huán)）；較高的轉(zhuǎn)化率（3）平行反應(yīng)加料方式的選擇

n1>n2m1>m2CA高CB高n1<n2m1<m2CA低CB低n1>n2m1<m2CA高CB低加料方式：間歇系統(tǒng)BABABCACBbothhighCACBbothlowCAhighCBlowAddAandBallatonetimeAddAandBsolwly;levelrisesStartwithAaddBslowly加料方式：連續(xù)系統(tǒng)CACBbothhighCACBbothlowCAhighCBlowContactingpatternsforvariouscombinationsofhighandlowConcentrationofreactantsincontinuousflowoperationsBAABBAABBBBA二、連串反應(yīng)1.連串反應(yīng)的選擇率3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率一級(jí)連串反應(yīng)組分A:

單調(diào)下降；產(chǎn)物L(fēng):

先升后降，有極大值；產(chǎn)物M:

單調(diào)上升連串反應(yīng)的最佳反應(yīng)時(shí)間與最大收率產(chǎn)物的收率定義為對(duì)于間歇或平推流反應(yīng)器

主產(chǎn)物最大出口濃度最大收率最大收率與初始濃度無關(guān)全混流反應(yīng)器一級(jí)不可逆連串反應(yīng)，不論采用哪一種反應(yīng)器，主產(chǎn)物最大收率與反應(yīng)物初濃度無關(guān)，只與k2/k1的比值有關(guān)。全混流反應(yīng)器最佳反應(yīng)時(shí)間最大出口濃度最大收率3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率平推流(b)全混流xA,k2/k1相同時(shí)，BSTR和PFR比CSTR好k2/k1<<1,低轉(zhuǎn)化率下操作k2/k1>>1,高轉(zhuǎn)化率下操作3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率流動(dòng)類型對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響(a)對(duì)反應(yīng)液整體均勻照射(b)對(duì)小部分反應(yīng)液照射輻射能量相同一級(jí)不可逆連串反應(yīng)，不論采用哪一種反應(yīng)器，主產(chǎn)物最大收率與反應(yīng)物初濃度無關(guān)，只與k2/k1的比值有關(guān)。全混流反應(yīng)器最佳反應(yīng)時(shí)間最大出口濃度最大收率

理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率平推流(b)全混流xA,k2/k1相同時(shí)，BSTR和PFR比CSTR好k2/k1<<1,低轉(zhuǎn)化率下操作k2/k1>>1,高轉(zhuǎn)化率下操作3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率流動(dòng)類型對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響(a)對(duì)反應(yīng)液整體均勻照射(b)對(duì)小部分反應(yīng)液照射輻射能量相同

理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率L為主產(chǎn)物1.溫度效應(yīng)2.濃度效應(yīng)若E1>E2,則在較高溫度下進(jìn)行若E1<E2,則在較低溫度下進(jìn)行若E1=E2,溫度變化對(duì)選擇性無影響若n1>n2,增加初濃度CA0若n1<n2,降低初濃度CA0若n1=n2,初濃度的變化對(duì)選擇性無影響3.轉(zhuǎn)化率CL/CA隨xA的增大而增大L的瞬時(shí)選擇性下降轉(zhuǎn)化率過高，選擇性降低工業(yè)上分離再循環(huán)理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率3.流動(dòng)類型的影響對(duì)于不可逆的連串反應(yīng)且以反應(yīng)的中間物為目的產(chǎn)物時(shí)，返混總是對(duì)選擇性不利左左右左反應(yīng)器選型、設(shè)計(jì)和優(yōu)化反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況影響反應(yīng)結(jié)果數(shù)學(xué)模型流動(dòng)模型對(duì)實(shí)際過程的簡(jiǎn)化理想模型非理想模型建立模型的基本方法理想氣體狀態(tài)方程第三章理想流動(dòng)反應(yīng)器1－6解題提示：根據(jù)題給的表面反應(yīng)機(jī)理，活性中心只被丁烯和丁二烯占據(jù)，而氫氣則沒有占據(jù)活性中心，因此：空位率（θ0）＝1－丁烯占有率－丁二烯占有率所以，加式中只有兩項(xiàng)。此外，反應(yīng)控制時(shí)，速率方程應(yīng)該寫成：作業(yè)訂正1－4：復(fù)合反應(yīng)。此題最佳溫度指選擇率最大時(shí)的溫度。反應(yīng)速率常數(shù)關(guān)于活化能有兩個(gè)基本結(jié)論：一，活化能越高，反應(yīng)速率