反應(yīng)器操作與控制基礎(chǔ)知識(shí)-反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程

反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容選擇合適的反應(yīng)器型式確定最佳操作條件計(jì)算所需的反應(yīng)器體積反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，結(jié)合反應(yīng)器的流動(dòng)特征和傳遞特性，選擇合適的反應(yīng)器，以滿足反應(yīng)過(guò)程的需要，使反應(yīng)結(jié)果最優(yōu)。1.選擇合適的反應(yīng)器型式一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容操作條件，直接影響反應(yīng)器的反應(yīng)結(jié)果，也影響反應(yīng)器的生產(chǎn)能力。對(duì)正在運(yùn)行的裝置，因原料組成的改變，工藝參數(shù)調(diào)整是常有的事。現(xiàn)代化大型化工廠工藝參數(shù)的調(diào)整，是通過(guò)計(jì)算機(jī)集散控制完成的。計(jì)算機(jī)收到參數(shù)變化的信息，并根據(jù)已輸入的數(shù)學(xué)模型和程序，計(jì)算出結(jié)果，送給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成參數(shù)的調(diào)整。2.確定最佳操作條件一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容反應(yīng)器體積的確定是反應(yīng)器計(jì)算的核心內(nèi)容。根據(jù)所確定的操作條件，針對(duì)所選定的反應(yīng)器型式，計(jì)算完成規(guī)定生產(chǎn)能力所需的反應(yīng)器有效體積，同時(shí)由此確定反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸。3.計(jì)算所需的反應(yīng)器體積二、反應(yīng)器計(jì)算的基本方程反應(yīng)器計(jì)算可以采用經(jīng)驗(yàn)法和數(shù)學(xué)模型法。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法是根據(jù)已有的裝置生產(chǎn)定額，進(jìn)行相同生產(chǎn)條件、相同結(jié)構(gòu)生產(chǎn)裝置的工藝計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法的局限性很大，只能在相近條件下進(jìn)行反應(yīng)器體積的估算。數(shù)學(xué)模型法物料衡算式熱量衡算式動(dòng)量衡算式反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程動(dòng)力學(xué)方程可取某一反應(yīng)組分或產(chǎn)物進(jìn)行物料衡算。1.物料衡算式---質(zhì)量守恒定律數(shù)學(xué)模型法當(dāng)過(guò)程恒溫時(shí)，不需要做熱量衡算2.熱量衡算式---能量守恒與轉(zhuǎn)換定律數(shù)學(xué)模型法3.動(dòng)量衡算式---動(dòng)量守恒與轉(zhuǎn)化定律數(shù)學(xué)模型法4.動(dòng)力學(xué)方程描述反應(yīng)器性能的兩個(gè)最基本的方程:物料衡算式和動(dòng)力學(xué)方程收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》反應(yīng)器內(nèi)的物料經(jīng)過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)后，經(jīng)常用轉(zhuǎn)化率來(lái)表示某反應(yīng)組分進(jìn)行的深度。轉(zhuǎn)化率一般用關(guān)鍵組分來(lái)表示。所謂關(guān)鍵組分必須是反應(yīng)物，生產(chǎn)上選擇的關(guān)鍵組分一般是反應(yīng)物料中的主要組分即價(jià)值較高且不應(yīng)是過(guò)量的。對(duì)大多數(shù)間歇操作，A組分在反應(yīng)器中的時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品就越多，直到反應(yīng)達(dá)到平衡或反應(yīng)物被耗盡。對(duì)于連續(xù)操作系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化率通常隨反應(yīng)器的體積增大而增大。收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性轉(zhuǎn)化率aA+bB

→rR+sS收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性轉(zhuǎn)化率xA單程轉(zhuǎn)化率：一種是原料通過(guò)反應(yīng)系統(tǒng)一次所達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。全程轉(zhuǎn)化率：以新鮮原料進(jìn)人反應(yīng)系統(tǒng)到離開(kāi)時(shí)的轉(zhuǎn)化率。全程轉(zhuǎn)化率要大于單程轉(zhuǎn)化率。收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性生成目的產(chǎn)物的能力