1、第三章第三章 釜式及均相管式反应器釜式及均相管式反应器本本 章章 内内 容容v第一节第一节 间歇釜式反应器间歇釜式反应器v第二节第二节 连续流动均相管式反应器连续流动均相管式反应器v第三节第三节 连续流动釜式反应器连续流动釜式反应器v第四节第四节 理想流动反应器的组合和比较理想流动反应器的组合和比较v第五节第五节 多重反应的选择性多重反应的选择性v第六节第六节 半间歇釜式反应器半间歇釜式反应器v第七节第七节 釜式反应器中进行的多相反应釜式反应器中进行的多相反应第四节第四节 理想流动反应器的组合和比较理想流动反应器的组合和比较讨论等温下两个体积相同的理想反应器组合，进讨论等温下两个体积相同的理想
2、反应器组合，进行一级不可逆等容单一反应的几种情况。行一级不可逆等容单一反应的几种情况。一、理想流动反应器的组合一、理想流动反应器的组合a.a.两个全混釜并联两个全混釜并联b.b.两个全混釜串联两个全混釜串联c.c.平推流全混流平推流全混流( (串联串联) )d.d.全混流平推流全混流平推流( (串联串联) )e.e.平推流反应器并联平推流反应器并联f.f.平推流反应器串联平推流反应器串联g.g.平推流全混流平推流全混流( (并联并联) )当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓
3、度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。a.a.两个全混釜并联两个全混釜并联00,0121/2AAAf aRcccVkkV反应器所能达到的出口浓度为混合反应器所能达到的出口浓度为混合后的出口浓度。后的出口浓度。当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。0101AARccVkVb.b.两个全混釜串联两个全混釜串联01,2001(1)AAA fbRRcccVVkkVV当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初
4、始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。c.c.平推流全混流平推流全混流( (串联串联) )100()RAAVcc expkV010000(),111RAkAAAfRRVc expkcVc eccVVkkkVV当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。011AAcck d.d.全混流平推流全混流平推
5、流( (串联串联) ),101kkAf dAAecc eck当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。,000()( 2)/2RAf eAAVcc expkc expkV e.e.平推流反应器并联平推流反应器并联当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。,
6、100000()()()( 2)RRRAf fAAAVVVcc expkc expkexpkVVVc expk f.f.平推流反应器串联平推流反应器串联100()RAAVcc expkV当反应温度、流量、初始浓度当反应温度、流量、初始浓度0 0及各反应器体积相同时，进行一及各反应器体积相同时，进行一级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。级不可逆反应。考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。2100212kAAAAcc ecck20,120112212kAAf gAAAccccc ek g.g.平推流全混流平推流全混流( (并联并联) )a.a.两个全混釜并联两个全混釜并联b.b.两
7、个全混釜串联两个全混釜串联c.c.平推流全混流平推流全混流( (串联串联) )d.d.全混流平推流全混流平推流( (串联串联) )e.e.平推流反应器并联平推流反应器并联f.f.平推流反应器串联平推流反应器串联g.g.平推流全混流平推流全混流( (并联并联) )以上几种组合方式中，以上几种组合方式中， (c)与与(d)等效，等效，(e)与与(f)等效。等效。各种组合反应器的最终浓度的大小依次为各种组合反应器的最终浓度的大小依次为:( )( )( )( )( )( )( )abgcdef( )( )( )( )( )( )( )efcdgba各种组合反应器的最终转化率的大小依次为各种组合反应器的
8、最终转化率的大小依次为:解：解：2，间歇反应器中，间歇反应器中0(1)Axkcx(1) 在单个中在单个中20/(1)Ac kxx即即【例题】【例题】 的操作特点。某二级液相反应的操作特点。某二级液相反应 ，已知，已知00，在间歇反应器中达到在间歇反应器中达到0.99，需反应时间，需反应时间10。问：。问：(1) 在全混流反在全混流反应器中进行时，应器中进行时， 应为多少？应为多少？(2) 在两个串联全混流反应器中进在两个串联全混流反应器中进行时，行时， 又为多少？又为多少？ABCmm000.990.9910(1 0.99)AAcc0220/(1)0.99/(1 0.0.9999)AAcxxc1
9、000minm解：解： (2)两个串联两个串联12001(1)RAAAVxVkcx第一级第一级【例题】【例题】 的操作特点。某二级液相反应的操作特点。某二级液相反应 ，已知，已知00，在间歇反应器中达到在间歇反应器中达到0.99，需反应时间，需反应时间10。问：。问：(1) 在全混流反在全混流反应器中进行时，应器中进行时， 应为多少？应为多少？(2) 在两个串联全混流反应器中进在两个串联全混流反应器中进行时，行时， 又为多少？又为多少？ABCmm02 39.679.2minRmVV 212002(1)RAAAAVxxVkcx第二级第二级212020(1)RAAAAVxxkcxV将将1代入第一级
10、的等式，得代入第一级的等式，得039.6RVV解：解：2，在中，在中00/(1)AfAAccc k在中在中0( 141)/2AfAcc kk若在前，若在前， 在后在后10( 1 41)/2AAcc kk211/(1)AAAccc k00200( 141)/21411 ( 141)/2(114)AAAAAc kkc kcc kkkc kk【例题】【例题】 与的串联。反应物与的串联。反应物A按二级反应机理进行分解，依次按二级反应机理进行分解，依次经过体积相等的和，出口物料中反应物经过体积相等的和，出口物料中反应物A的浓度为原料液中的浓度为原料液中A浓度的浓度的0.01，若将二反应器改换次序，问出口
11、流体中反应物，若将二反应器改换次序，问出口流体中反应物A的浓度将是原料液浓度的多少？忽略物料的温度和浓度的变化。的浓度将是原料液浓度的多少？忽略物料的温度和浓度的变化。若在前，若在前， 在后在后02000141(114)AAAAAc kccc kc k当在前，在后时当在前，在后时00121 4111 4122AAAAckc kc kckk要求要求0Ac k已知已知 2=0.010，0001 4110.012AAAckc kck00014110.012AAAc kc kc k以以 为整体，解方程得，为整体，解方程得，0Ac k056.97Ac k所以在前，所以在前， 在后时：在后时：020001
12、41(114)AAAAAc kccc kc k056.97Ac k2014 56.9710.0154(114 56.97) 56.97AAcc 二、理想流动反应器的体积比较二、理想流动反应器的体积比较基本条件：等温、等容过程，且基本条件：等温、等容过程，且V0、0、 相同。相同。 表示间歇反应器体积；表示间歇反应器体积； 表示平推流反应器体积；表示平推流反应器体积； 表示全混流反应器体积；表示全混流反应器体积； 表示多级全混流反应器体积。表示多级全混流反应器体积。 000;()AfxARAA VdxVtctrVAfA0A00()xRA VdxVV cr间歇反应器间歇反应器AfA0A00()xR
13、pA VdxVV cr00()AAfRMAfV cxVr 平推流反应器平推流反应器全混流反应器全混流反应器AfA0A00()xRA VdxVV cr间歇反应器间歇反应器RpRVV=RpRMVV000000()()()()AfAfAfAfAAfAfRMxxAARPAA VA VxxV crrVdxdxVV crrRMRpVV1对作图，即曲线。对作图，即曲线。OABDC110()()AfAfAfRMxARPA VxrVdxVrOCBDOABD矩形的面积矩形的面积曲线下边的面积曲线下边的面积所以所以RMRpVV两者的差距为图形的面积，因此转化率越大，两者的差距越两者的差距为图形的面积，因此转化率越大
14、，两者的差距越大，可采用低转化率操作减少返混的影响，但原料不能充分大，可采用低转化率操作减少返混的影响，但原料不能充分利用。利用。可采用循环操作将未反应的物料从反应产物中分离出来，返可采用循环操作将未反应的物料从反应产物中分离出来，返回到反应系统中。回到反应系统中。xAxAfOABDC1/xA1/xAf即即V0、0、 相同时，全混流相同时，全混流反应器所需的体积大于平推反应器所需的体积大于平推流反应器的体积。流反应器的体积。这是由于前者存在返混造成这是由于前者存在返混造成的。的。对反应级数越高以及反应过程中增加越多的反应，返混的影对反应级数越高以及反应过程中增加越多的反应，返混的影响越严重，两
15、者的体积差别越大。响越严重，两者的体积差别越大。例如对于一级不可逆单一等容反应，全混釜串联的总体积与例如对于一级不可逆单一等容反应，全混釜串联的总体积与单个平推流体积之比为。单个平推流体积之比为。多级全混釜串联操作可以减少返混，提高反应推动力，使全混多级全混釜串联操作可以减少返混，提高反应推动力，使全混流反应器所需的体积与平推流反应器所需的体积的差别减小。流反应器所需的体积与平推流反应器所需的体积的差别减小。以为纵坐标，以为纵坐标，(1)为横坐标，将上式作图如下。为横坐标，将上式作图如下。01/01111ln1mAmRmRPAfmVkxVVVkx1/1111ln1mAmAfmxx例如对于一级不
16、可逆单一等容反应，全混釜串联的总体积与例如对于一级不可逆单一等容反应，全混釜串联的总体积与单个平推流体积之比为单个平推流体积之比为111.0以为纵坐标，以为纵坐标，(1)为横坐标，为横坐标，m为参变量，将上式作图如为参变量，将上式作图如下。下。1/111/ln11RmmRPAfAmVmVxx0.11246k=5020105210.01结论如下：结论如下：(1) 当当m一定时，越大，则越大，远离平推流。一定时，越大，则越大，远离平推流。111.00.11246k=5020105210.01(2) 当一定时，当一定时，m越大，则越小，接近平推流。越大，则越小，接近平推流。(3) 当当 k 一定时，
17、一定时，m越大，则越大，则1 越小。越小。一、平行反应一、平行反应AL (主反应主反应)M (副反应副反应)或或L (主反应主反应)M (副反应副反应)令为主反应速率，令为主反应速率， 为副反应速率，两者之比为对比速率为副反应速率，两者之比为对比速率/LMrr瞬时选择率为关键组分瞬时选择率为关键组分A在总反应速率中生成主产物的反应在总反应速率中生成主产物的反应速率，即速率，即/()/(1)LALLMSrrrrr总选择率定义为总选择率定义为0/()fLfAAfSccc第五节第五节 多重反应的选择率多重反应的选择率如果知道瞬时选择率与浓度的变化关系，就可以确定它的总如果知道瞬时选择率与浓度的变化关
18、系，就可以确定它的总选择率。总选择率是反应过程中或反应器中瞬时选择率的积选择率。总选择率是反应过程中或反应器中瞬时选择率的积分值，对于平推流反应器分值，对于平推流反应器0/()/()fmLfLfMfLfAAfSSrrrccc总选择率定义为总选择率定义为0/()fLfAAfSccc00/()AfAcfPAAAfcSSdccc对于全混流反应器对于全混流反应器AL (主反应，主反应，n1级，活化能为级，活化能为E1)M (副反应，副反应，n2级，活化能为级，活化能为E2)由选择率定义，可得由选择率定义，可得2121/()1/(1)nnLLMAkSrrrck温度对选择率的影响由温度对选择率的影响由k2
19、1所确定，由阿罗尼乌斯方程可知所确定，由阿罗尼乌斯方程可知(1) (1) 选择率的温度效应选择率的温度效应12()/212010/(/)EERTkkkkeE1E2， 温度增高有利于选择率的增大。温度增高有利于选择率的增大。E12，选择率与温度无关。，选择率与温度无关。E1n2， 浓度升高，选择率的增大。浓度升高，选择率的增大。n12，选择率与浓度无关。，选择率与浓度无关。n1n2 m1m2、都高、都高A、B同时加入的间歇反应器；同时加入的间歇反应器；A、B同时加入的平推流反应器；同时加入的平推流反应器；多段全混釜，多段全混釜， A、B同时加入第一级同时加入第一级n1n2 m1n2 m1k2k1
20、E2， 温度增高有利于选择率的增大。温度增高有利于选择率的增大。E12，选择率与温度无关。，选择率与温度无关。E1n2， 增加初浓度有利于选择率的增大。增加初浓度有利于选择率的增大。n1n2，降低初浓度有利于选择率的增大。，降低初浓度有利于选择率的增大。转化率的影响：随着转化率的增大，瞬时选择率下降。转化率的影响：随着转化率的增大，瞬时选择率下降。所以，对连串反应，不能过渡追求高的转化率。所以，对连串反应，不能过渡追求高的转化率。21/1/()LALASrrk ck c 可以通过适当选择反应物的初浓度和转化率来提高选择率。可以通过适当选择反应物的初浓度和转化率来提高选择率。0000LfLfAL
21、fAfAALfAccccYSxcccc(3)连串反应的最佳反应时间与最大收率连串反应的最佳反应时间与最大收率121021()/()k tk tLAck ceekk2112ln(/)/()opttkkkk平推流或间歇反应器平推流或间歇反应器k21将此式对将此式对t求导，令其为求导，令其为0，得主产物浓度最大的反应时间，得主产物浓度最大的反应时间得主产物最大的出口浓度得主产物最大的出口浓度221/()max012()(/)kkkLfAcckk最大收率为最大收率为221/()max12(/)kkkYkk最大收率与初浓度无关最大收率与初浓度无关0000LfLfALfAfAALfAccccYSxcccc
22、0001AAfRAfV cV cV k c全混流反应器，一级不可逆反应，且进料只含有组分全混流反应器，一级不可逆反应，且进料只含有组分A的等的等容液相反应，根据物料衡算容液相反应，根据物料衡算对产物对产物L做物料衡算做物料衡算可得可得0 112(1)(1)AmLfmmc kckk001011/1AAAfRmccckVVk0120()LfRAfLfV cVk ck c20 1212(1)(1)AmMfmmc k kckk0AAfLfMfcccc(3)连串反应的最佳反应时间与最大收率连串反应的最佳反应时间与最大收率12()1/moptk k0 112(1)(1)AmLfmmc kckk最大收率为最
23、大收率为0max221()(1/)ALfcckk20 1212(1)(1)AmMfmmc k kckkmax2211( )(1/)Ykk求导求导最大收率与初浓度无关最大收率与初浓度无关k21平推流平推流全混流全混流k12=10以与作图如下以与作图如下k12=1k12=0.11-( 0)0LffAAfcScc当、当、k12相同，间歇操作或平推流操作时，主产物的相同，间歇操作或平推流操作时，主产物的选择率比全混流操作高；选择率比全混流操作高；平推流平推流全混流全混流若若k12远小于远小于1，要使主产物的选择率高，必须在低的转，要使主产物的选择率高，必须在低的转化率下操作；化率下操作；若若k12远大
24、于远大于1，即使转化率较即使转化率较高，也可以得高，也可以得到较高的选择到较高的选择率。率。110一、半间歇釜式反应器的特征一、半间歇釜式反应器的特征a：反应物：反应物B一次加入，一次加入，A连续加入，反应结束后一次出料。连续加入，反应结束后一次出料。AAB RabBRRA BcABRb：反应物：反应物A、 B同时连续加入，反应结束后一次出料。同时连续加入，反应结束后一次出料。c：反应物：反应物A、 B一次按比例加入，一次按比例加入，R连续出料。连续出料。第六节第六节 半间歇釜式反应器半间歇釜式反应器a：反应物：反应物B一次加入，一次加入，A连续加入，连续加入，反应结束后一次出料。反应结束后一
25、次出料。AB RaABR 要求严格控制要求严格控制A的浓度，防止因为的浓度，防止因为A过量而使副反应增加过量而使副反应增加的情况；的情况； 低温下进行的放热反应；低温下进行的放热反应； A浓度低，浓度低，B浓度高对反应有利的情况。浓度高对反应有利的情况。b：反应物：反应物A、 B连续加入，反应结连续加入，反应结束后一次出料。束后一次出料。ABR 可严格控制可严格控制A、B的加料比例，保持的加料比例，保持A和和B在较低的浓度下在较低的浓度下进行；进行； A、B浓度低对反应有利的情况。浓度低对反应有利的情况。AbBRABR 能满足能满足A、B的比例要求；的比例要求； 保持反应过程中保持反应过程中A
26、和和B的高浓度；的高浓度； 对可逆反应尤其合适。对可逆反应尤其合适。RA Bcc：反应物：反应物A、 B一次按比例加一次按比例加入，入，R连续出料。连续出料。二、半间歇釜式反应器的数学模型二、半间歇釜式反应器的数学模型反应物反应物B加入的体积为加入的体积为0，然后连续加入浓度为，然后连续加入浓度为0的的物料物料A ，体积流量恒定为，体积流量恒定为0 。过程中不导出物料，。过程中不导出物料，如果如果B大量过剩，可以按一级反应处理大量过剩，可以按一级反应处理AB R00()()AAA VRRAV c dtrV dtd V c00RRAVVV tABR()A VABrkc c00()()RAAAA
27、VRd V cV crVdt()A VArkc代入物料衡算式，可得代入物料衡算式，可得初始条件为初始条件为0时，时，0，解得，解得上式即为反应物上式即为反应物A的浓度与反应时间的关系。的浓度与反应时间的关系。AB R00RRAVVV tABR00()()RAAAA VRd V cV crVdt()A VArkc00()RAARAAd V ckc VV cdt00(1)ktAARAV cV cek000(1)(/)ktAARAceck tVV由上述两个式子可以计算不同反应时间反应物由上述两个式子可以计算不同反应时间反应物A和产物和产物R的的浓度。浓度。产物产物R的浓度与反应时间的关系为的浓度与反
28、应时间的关系为000(1)(/)ktAARAceck tVV00RRAARAV cV c tV c00RRAVVV t反应物反应物A的浓度与反应时间的关系为的浓度与反应时间的关系为000(1)(/)ktRARAckteck tVV0 1 2 3 4 5 60.70.50.30.20.1相相对对浓浓度度时间时间000(1)(/)ktAARAceck tVV反应物反应物A、产物、产物R的浓度与反应时间的关系为的浓度与反应时间的关系为000(1)(/)ktRARAckteck tVV如如0.21，00 =0.5h，计算结果如下图所示，计算结果如下图所示0.60.400【例【例3-73-7】解：反应物
29、解：反应物B一次加入，一次加入，A连续加入，反应结束后一次出料。连续加入，反应结束后一次出料。AB Ra2, ()22, ( )0.5A VASVAABRrcASrc2()()2( )2A VR VSVAArrrcc00()()RAAAA VRd V cV crVdt200()(2)RAAAAARd V cV ccc Vdt0=1/3 m3，0=1 m3。任意反应时间。任意反应时间t下的反应体积为下的反应体积为00RRAVVV t1/3t 2(2)RAAARARdVdccc VcVdtdt【例【例3-73-7】解：反应物解：反应物B一次加入，一次加入，A连续加入，反应结束后一次出料。连续加入，
30、反应结束后一次出料。2, ()22, ( )0.5A VASVAABRrcASrc0=1/3 m3，0=1 m3。任意反应时间。任意反应时间t下的反应体积为下的反应体积为00RRAVVV t1/3t 200(2)RAAAAARARdVdcV ccc VcVdtdt0=43。2423AAAAdccccdtt将将 、0及及0代入上式得代入上式得求解上式，当求解上式，当A加料完毕时，加料完毕时，0.2886 3。【例【例3-73-7】解：产物解：产物R的浓度，对的浓度，对R做物料衡算可得做物料衡算可得2, ()22, ( )0.5A VASVAABRrcASrc1/3RVt ()()RRR VRd
31、V crVdt当当A加料完毕时，加料完毕时，1.46 3。()2A VArc()2 (1/3)RRAd V ctcdt一、釜式反应器中进行的液一、釜式反应器中进行的液-液相反应液相反应考虑以下工程问题考虑以下工程问题第七节第七节 釜式反应器中进行的多相反应釜式反应器中进行的多相反应 液液-液两相的分散与混合液两相的分散与混合分散相：被分散的一相，液滴越小，两相接触面积越大。分散相：被分散的一相，液滴越小，两相接触面积越大。液滴不断地凝并和分裂，影响两相的接触面积；分散与混合液滴不断地凝并和分裂，影响两相的接触面积；分散与混合过程搅拌浆的形式和转速有关。过程搅拌浆的形式和转速有关。连续相：除分散
32、相外的另外一相连续相：除分散相外的另外一相 连续相和分散相中的有关反应组分在另一液相中的溶解度。连续相和分散相中的有关反应组分在另一液相中的溶解度。 连续相和分散相之间的传质过程。连续相和分散相之间的传质过程。 有关反应组分在另一液相中的传质和反应耦合过程。有关反应组分在另一液相中的传质和反应耦合过程。二、釜式反应器中进行的液二、釜式反应器中进行的液-固非均相反应固非均相反应所涉及的工程问题有所涉及的工程问题有 固相颗粒是否悬浮在反应器中固相颗粒是否悬浮在反应器中 液液-固两相之间的传质速率，固两相之间的传质速率， 釜式反应器处于间歇、连续或半连续的操作方式。釜式反应器处于间歇、连续或半连续的
33、操作方式。三、釜式反应器中进行的气三、釜式反应器中进行的气-液相络合催化反应液相络合催化反应有些分子或离子与金属络合使某一特征反应更容易进行，有些分子或离子与金属络合使某一特征反应更容易进行，称为络合催化反应。称为络合催化反应。络合催化剂以分子状态存在，有效浓度高，具有高活性、络合催化剂以分子状态存在，有效浓度高，具有高活性、高选择性和反应条件温和等优点。高选择性和反应条件温和等优点。缺点是催化剂不易分离导致回收困难。缺点是催化剂不易分离导致回收困难。第三章第三章 小结小结一、基本概念一、基本概念返混；平推流模型；全混流模型；间歇反返混；平推流模型；全混流模型；间歇反应器、平推流反应器、全混流
34、反应器的特应器、平推流反应器、全混流反应器的特点。点。二、核心内容二、核心内容1 1间歇反应器计算；间歇反应器计算；2 2平推流反应器计算；平推流反应器计算；3 3全混流反应器计算；全混流反应器计算；反应时间反应时间t的关系的关系 在反应器中，物料浓度和温度是均匀的，只随反应时间在反应器中，物料浓度和温度是均匀的，只随反应时间变化，可以通过物料衡算求出反应时间变化，可以通过物料衡算求出反应时间t 和和 的关系式。的关系式。衡算对象：关键组分衡算对象：关键组分A衡算基准：整个反应器（）衡算基准：整个反应器（）在时间内对在时间内对A作物料衡算：作物料衡算：A流入量流入量 = A流出量流出量 + A
35、反应量反应量 + A累积量累积量00()A VRArV dtdnV第一节第一节 间歇釜式反应器性能的数学描述间歇釜式反应器性能的数学描述00()(1)AAA VRAAAAdndxrVnnnxdtdt 00()AfxAAA VRdxtnrV00000()()()AfAfAfAxxcAAAAAcRA VA VA VndxdxdctcVrrr000,AAfAfAAAAccdcxdxcc 积分积分等容过程等容过程上式适用于等容、等温和变温的各种反应系统。上式适用于等容、等温和变温的各种反应系统。00()A VRArV dtdn已知反应动力学方程和组分已知反应动力学方程和组分A A的浓度变化，就能按此式
36、计的浓度变化，就能按此式计算反应时间。算反应时间。反应级数反应级数反应速率反应速率残余浓度式残余浓度式转化率式转化率式012n级级n1A()VcArk cA()Vcrk2A()VcArk cA()nVcArk c0AcAck tlnc0cAAk tcc0cAAk tcx0ck tAAcc e1ck tAxe 11cAk tlnx011cAAk tcc011AcAAxk tcx0AAccck t001AAAcccc k t001AcAAcc k txc k t1101()1nncAAk tccn11011 (1)nnAAcxnck t （ ）表表3 31 1 间歇反应器中等温等容液相单一不可逆反
37、应的动力学计算结果间歇反应器中等温等容液相单一不可逆反应的动力学计算结果p79p790cAAk txc稳定状态，在单位时间内对稳定状态，在单位时间内对A作物料衡算：作物料衡算：() ()0AAAA VRNNdNrdV-+-等温平推流反应器等温平推流反应器第二节第二节 平推流均相管式反应器计算的数学模型平推流均相管式反应器计算的数学模型AxAAxdx00,AV c,AfAfcxANAANdN00Ax反应器体积反应器体积衡算对象：关键组分衡算对象：关键组分A衡算基准：微元体积衡算基准：微元体积A流入量流入量 A流出量流出量 A反应量反应量 A累积量累积量反应速率在微元体积内是均匀的反应速率在微元体
38、积内是均匀的00(1)(1)AAA0AANNxV cx-00AA()AVRV c dxrdVAfA0A00A()xRVdxVV cr积分上式，得积分上式，得上式是平推流反应器体积计算的普遍式，适用于等温、非上式是平推流反应器体积计算的普遍式，适用于等温、非等温、等容和非等容等过程。等温、等容和非等容等过程。(318)() ()0AAAA VRNNdNrdV-+-(319)AfA000A()xRmAVVdxtcVr00()AfxAAA Vdxtcr间歇反应器，由式间歇反应器，由式(3-3)可知可知所以间歇反应器中的结论完全适用于平推流反应器！所以间歇反应器中的结论完全适用于平推流反应器！平推流反
39、应器平推流反应器间歇反应器和平推流反应器的关系间歇反应器和平推流反应器的关系如果为等温等容过程如果为等温等容过程AfA0A00A()xRVdxVV cr0;(1)nAAAAArkcccx式中反应级数反应速率反应器体积转化率式012n级n1AArkcArk2AArkcAnArkC1mktAfxe 0mAfAktxc001AmAfAmc ktxc kt11101 1 (1)nnAfAmxnckt 表表3-4 等温等容液相单一不可逆平推流反应器计算式等温等容液相单一不可逆平推流反应器计算式p8500(1)(1)(1)1AmAmcktAfcktS exS eAABrkc c000BAAccSc00RA
40、AfVVc xk011RAfVVlnkx001AfRAAfxVVkcx（）001(1)(1)AfAAfRSxCSxVVlnSk101101 (1)(1)(1)nAfRnnAAfxVVk ncx0()0AAAfRNNrV反应器体积：反应器体积：衡算对象：关键组分衡算对象：关键组分A衡算基准：整个反应器（）衡算基准：整个反应器（）0,0,0AAV Nc,AAfN cAfx00Ax第三节第三节 全混流反应器计算的基本公式全混流反应器计算的基本公式稳定状态：稳定状态： A流入量流入量A流出量流出量 A反应量反应量00000(1)()AAAfAfRV cV cxrV式中式中 指按出口浓度计算的反应速率。
41、指按出口浓度计算的反应速率。( )A fr00/()RAAfAfVV cxr(3-29)(3-28)000/()/()/()RAAfAfAAfAfVVccrc xr(3-30)表表3-5列出了平推流反应器和全混流反应器的反应结果比较，列出了平推流反应器和全混流反应器的反应结果比较，其中其中 ，这是对等容过程而言。，这是对等容过程而言。0/RVV对于等容过程，物料平均停留时间为对于等容过程，物料平均停留时间为00()AAfRAfV cxVr00AAfAfAccxc物料接触时间物料接触时间000/()/()/()RAAfAfAAfAfVVccrc xr表表3-5 平推流反应器与全混流反应器等温等容液相单一不可逆反应的比较平推流反应器与全混流反应器等温等容液相单一不可逆反应的比较上一页上一页下一页下一页返返 回回00(1)11lnln11(1)AAAAAAmccmxc ktmmcmmx011AcAAxk tcxP111习题习题3-10/ 0=1时时0/ 0=5时时P112习题习题3-3时时时时AfAfxxk 1 Afxk 11ln P112习题习题3-4时时时时AfAfxxk 1 Afxk 11ln P112习题习题3-7（2）时时AAARrxCVV00 2000()(1)AAPAPAAAAArkc ckcccckc xx作业：作业：习题习题3-1、3-4、3-7的（的（2）。）。
