1、Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology第三章第三章 均相反应器均相反应器 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3 均相理想反应器反 应 器开 发 的任务选择合适的反应器型式根据动力学特性确定操作方式和优化操作条件结合动力学和反应器特性设计计算、确定反应器尺寸、评价。根据产量理 想 反应 器 的型式间歇操作充分搅拌釜式反应器连续操作充分搅拌釜式反应器活塞流反应器反应器组合 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang 3.1 反应器设计基础 3.2 等温条件下理想反应器的设计分析 3.3 非等温条件下理想
2、反应器的设计 3.4 理想流动反应器的组合 3.5 循环反应器 3.6 反应器型式和操作方式评选 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.1 反应器设计基础反应器设计基础3.1.1 反应器的分类反应器的分类反应器分类依据反应器型式相态结构型式操作方式换热方式均 相 、 非 均 相管式、釜式、塔式等连 续 式 、 间 歇 式绝 热 式 、 换 热 式 等 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.1.2 反应器设计的基础方程反应器设计的基础方程反应器设计计算设计计算反应器的工艺尺寸校核计算反应器的压力降、传热面积、产品质量等是否合格反应器设计的基础方程式物料衡算式热
3、量衡算式动量衡算式动力学方程式 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（1）物料衡算式）物料衡算式反应器设计计算时，必须建立物料浓度、温度均匀的单元体积V和单元时间。进入v物料A的量Finmol/s+排出v物料A的量Foutmol/s内v中物料A的消耗量Frmol/s=+内v中物料A的累积量Fbmol/s（3.1-1） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）热量衡算式）热量衡算式内随物流流入v的热量QinkJ/s+内随物流流出v的热量QoutkJ/s内v与环境交换的热量QuKJ/s=+内v中累积的热量QbKJ/s内v中化学反应放出的热量QrkJ/s+（3.1-
4、2） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.1.3 几个时间概念几个时间概念（1）反应持续时间反应持续时间tr 简称为反应时间简称为反应时间，是反应物料反应达到要求的转化率所需的时间。（2）停留时间停留时间t 又称接触时间又称接触时间，是指流体微元从反应器入口到反应器出口所经历的时间。（3）平均停留时间平均停留时间 是指各流体微元从反应器入口到反应器出口所经历的平均时间。t（4）空间时间空间时间 是指反应器有效容积VR与流体体积流率V0之比 。（5）空间速度空间速度SV 是指单位时间内投入单位有效反应器容积VR内的物料标准体积。RNVVVS0（3.1-3） 石油化学工程系 化
5、学工程与工艺教研室 weigang3.2 等温条件下理想反应器的设计分析等温条件下理想反应器的设计分析3.2.1 间歇操作的充分搅拌釜式反应器间歇操作的充分搅拌釜式反应器Batch Reactor 等温条件下等温条件下反应器的设计计算就是动力 学 方 程 式 、 物 料 衡 算 式 的 结 合搅拌器进料口出料口夹套图3-1 间歇反应器示意图1、间歇反应器特点、间歇反应器特点（1）由于良好的搅拌、混合，反应器各位置物料温度、浓度处处均一。（2）由于一次性加料，一次性出料，反应过程中无进料、出料；反应器内物料停留时间相等，无返混现象。（3）间歇操作，有辅助生产时间。一个生产周期包括：反应时间、加料
6、时间、出料时间、清洗时间、加热（或冷却）时间等。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2、间歇反应器设计方程、间歇反应器设计方程由式（3.1-1）可知：broutinFFFF（3.2-1）对于间歇反应过程，dtdnVrARA)(00（3.2-2）由于，)1 (0AAAxnn（3.2-3）所以，AAAdxndn0（3.2-4）故：dtdxnVrAARA0)(（3.2-5）分离变量积分得：AxRAAAtrVrdxndtt000)(（3.2-6）根据间歇反应器的特点，选择反应器的有效体积VR为单元体积，单元时间为dt。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang式（3.2-
7、6）的几何意义如下图：0Arct面积)(1ArAx0rt面积)(1Ar0Ac0Ac图3-3 恒容情况BR的图解计算0Arnt面积)(1RAVrAx0图3-2 BR的图解计算 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.2.2 理想置换反应器（平推流反应器）理想置换反应器（平推流反应器） the Plug Flow Reactor理想置换反应器是指通过反应器的物料沿同一方向以相同通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动，犹如活塞一样在反应其中向前平推速度向前流动，犹如活塞一样在反应其中向前平推，故又称为活塞流或平推流反应器。1、理想置换反应器的特性、理想置换反应器的特性（1）由于
8、流体沿同一方向，以相同速度向前推进，在反应器内没有物料的返混，所有物料在反应器中的停留时间相同停留时间相同。（2）在同一截面上，不同径向位置的流体特性（组成、浓度同一截面上，不同径向位置的流体特性（组成、浓度等）是一致的等）是一致的。（3）在定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置改变，不反应器内状态只随轴向位置改变，不随时间改变随时间改变。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2、等温理想置换反应器的设计方程、等温理想置换反应器的设计方程0000VxFcAAAVxFcAAAAAxFAAAAdxxdFFdVdlL图3-5 平推流反应器物料衡算示意图根据平推流反应器的特点，选择单元
9、时间d及单元体积dV（下图所示）。物料衡算：broutinFFFF（3.2-7）定常态下：0bF累积量（3.2-8）由于，)1 (0AAAxFF（3.2-10）所以，AAAdxFdF0（3.2-11）所以：0)()(RAAAAdVrdFFF（3.2-9） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang故：RAAAdVrdxF)(0（3.2-12）分离变量积分得：ARxAAVARARrdxFVFdV0000)(（3.2-13）对于恒容过程：AxAAARrdxcVV000)(（3.2-14）式（3.2-14）的几何意义如图3-6：面积)(1Ar0Ac0Afc面积)(0AArcAx0图3-6
10、PFR的图解计算Afx常用的数值积分法对（3.2-14）进行积分运算，如辛普森法：)(2)(434253100nxxIIIIIIIxIdxf（3.2-15） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2022-6-16化学反应工程均相理想反应器3.2.3 全混流反应器全混流反应器 the Continuous Stirred Tank Reactor全混流反应器是指流入反应器的物料，在瞬间与反应器内流入反应器的物料，在瞬间与反应器内的物料混合均匀，即在反应器中各处物料的温度、浓度的物料混合均匀，即在反应器中各处物料的温度、浓度都是相同的。都是相同的。1、全混流反应器的特性、全混流反应
11、器的特性（1）物料在反应器内充分返混。（2）反应器内各处物料参数均一。（4）连续、稳定流动，是一个定常态过程。（3）反应器的出口组成与器内物料组成相同。搅拌器进料口出料口图3-7 全混流反应器示意图0000VxFcAAAVxrcAfAAf)(VxFcAfAfAf 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2、全混流反应器的设计方程、全混流反应器的设计方程物料衡算：broutinFFFF（3.2-16）定常态下：0bF累积量（3.2-17）所以：0)(0RAAfAVrFF（3.2-18）根据全混流反应器的特点，选择单元时间为平均停留时间 单元体积为整个反应器体积VR。t即，（3.2-1
12、9）)(0AAfARrFFV或，（3.2-20）)(0AAfARrxFV（3.2-21）)()(00AAfARrccVV对于恒容过程：或，（3.2-22）)()(000AAfAAAfARrccrxcVV 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang式（3.2-22）的几何意义如图3-8：面积)(1Ar0Ac0Afc图3-8 CSTR的图解计算 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.3 非等温条件下理想反应器的设计非等温条件下理想反应器的设计非等温条件下非等温条件下反应器的设计计算就是动力学方程式、物料衡算式、热量恒算式的结合3.3.1 间歇反应器的热量衡算间歇反应器的
13、热量衡算建立单元体积和单元时间（如前），根据式（3.1-2)得：bouturinQQQQQ（3.3-1）已知：dtdTcVQTTKAQHrVQQQpRbwurARroutin)()(00所以，热量衡算式为：dtdTcVTTKAHrVpRwrAR)()(（3.3-2） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang结合动力学方程式：)()()()(AAAAxkfrr（3.3-3）物料衡算是为：0)(ARAAnVrdtdx（3.3-4）2、绝热条件时、绝热条件时Qu=0：dTcVHdxnpRrAA)(0（3.3-7）积分得绝热操作线方程：pRrAAcVHnxT)(0（3.3-8）（3.3-9
14、）0)()(TTKAHrVwrAR（3.3-5）1、等温条件时、等温条件时 ：0dtdT（3.3-6）所以0)()(0TTKAHdtdxnwrAA式（3.3-6）用差分法联立动力学方程式解。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.3.2 平推流反应器的热量衡算平推流反应器的热量衡算建立单元体积和单元时间（如前），根据式（3.1-2)得：bouturinQQQQQ（3.3-10）已知：0)()()()()(bwTwuTrARrArpoutpinQdlTTdKTTKAQdlAHrdVHrQdTTGcQTGcQ所以，热量衡算式为：0)()(dlTTdKdlAHrdTGcwTTrAp
15、（3.3-11）整理得：)()(1TTdKAHrGcdldTwTTrAp（3.3-12）物料衡算式为：)(0AATArFAdldx（3.3-13） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang动力学方程式：)()()()(AAAAxkfrr（3.3-14）1、等温条件时、等温条件时 ：0dldT2、绝热条件时、绝热条件时Qu=0：式（3.3-16）用差分法联立动力学方程式解。（3.3-15）（3.3-16）所以0)()(0TTKAHdldxFwTrAA0)()(TTdKAHrwTTrA（3.3-17）pTrAGcAHrdldT)(积分得绝热操作线方程：pTrAGcAHrlT)(（3.3
16、-19）（3.3-18） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang建立单元体积和单元时间（如前），根据式（3.1-2)得：bouturinQQQQQ（3.3-20）已知：0)()(221bwuRrArpoutpinQTTKAQVHrQTGcQTGcQ3.3.3 全混流反应器的热量衡算全混流反应器的热量衡算所以，热量衡算式为：（3.3-21）0)()()(221RrAwpVHrTTKATTGc物料衡算式为：（3.3-22）)(.0ARAfArVxF动力学方程式：)()()()(AAAAxkfrr（3.3-23） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang1、等温条件时、等温
17、条件时 ：2、绝热条件时、绝热条件时Qu=0：（3.3-24）（3.3-25）即0)()()(0221rAfAwpHxFTTKATTGc0)()()(221RrAwpVHrTTKATTGc（3.3-28）积分得绝热操作线方程：prAAGcHFxT)(0（3.3-27）（3.3-26）0)()(021rAfApHxFTTGc 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.4 理想流动反应器组合理想流动反应器组合3.4.1 理想流动反应器的并联组合理想流动反应器的并联组合在工业生产中，为了满足不同的要求，有时将相同或不同型式的反应器组合在一起。1、平推流反应器的并联操作、平推流反应器的并
18、联操作若干个体积相同或不同的平推流反应器并联在一起，如何如何使最终转化率达到最高或使反应器体积最小？使最终转化率达到最高或使反应器体积最小？如有两个并联PFR，VR= VR1+ VR2（3.4-1）ixAAAiRiArdxcVV000)(式中（3.4-2）因为是并联操作，故 V0= V01+ V02（3.4-3）2000210001)()( AAxAAAxAAARrdxcVrdxcVV所以（3.4-4） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang当反应温度相同，反应器体积最小时：212001000 )()(0即AAxAAAxAAAiRrdxcrdxcVV（3.4-5）（3.4-6）（
19、3.4-7）结论：要使结论：要使反应器体积最小反应器体积最小，并联操作的多个平推流反并联操作的多个平推流反应器，其体积流量应按反应器体积大小分派。应器，其体积流量应按反应器体积大小分派。NRNRRVVVVVV0020121 ：即（3.4-8）2、全混流反应器的并联操作、全混流反应器的并联操作结论：多个全混流反应器并联操作，达到相同的转化率要结论：多个全混流反应器并联操作，达到相同的转化率要使反应器使反应器体积最小体积最小，与平推流反应器一样与平推流反应器一样，必须使：，必须使：1= 2= N（3.4-9）NRNRRVVVVVV0020121 ：即（3.4-10） 石油化学工程系 化学工程与工艺
20、教研室 weigang2022-6-16261、平推流反应器的串联操作、平推流反应器的串联操作3.4.2 理想流动反应器串联操作理想流动反应器串联操作考虑N个平推流反应器串联操作，如图3-9所示：就反应组分A对任意反应器i作物料衡算，并积分得：000 ,VcFAA1Ax2Ax)1(NAxANx图3-9 平推流反应器串联操作1RV2RVRNViixxAAAiARirdxcFV1)(00（3.4-11）对串联N个反应器而言：00201100ARNARARNiARiARFVFVFVFVFV（3.4-12）即：RNRRNiRiRVVVVV211（3.4-13） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 w
21、eigang结论：结论：N个平推流反应器个平推流反应器串联操作串联操作，其总体积，其总体积VR与一个体与一个体积为积为VR的单个平推流反应器的单个平推流反应器所能获得的所能获得的转化率相同转化率相同。2、全混流反应器的串联操作、全混流反应器的串联操作考虑N个全混流反应器串联操作，如图3-10所示：0000VxcFAAA11AAxc图3-10 全混流反应器串联操作示意图22AAxc)1()1(iAiAxcAiAixc)1()1(NANAxcANANxc对恒容、定常态系统，就任意釜i对关键组分A作物料衡算得：iAAi)1i (AiA)1i (AAi0A)r(cc)r()xx(c（3.4-14）对于
22、N釜串联系统，总空间时间： =1+ 2+ N（3.4-15） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2022-6-1628式（3.4-15）的几何意义如图3-11所示：123451Ax2Ax3Ax4Ax5Ax0)(0AArc图3-11 多釜串联反应器的空间时间)( 0321AAfANrxc显然（3.4-16）这是因为釜与釜之间不存在返混，故这是因为釜与釜之间不存在返混，故总的返混小于单个全混釜的返混。总的返混小于单个全混釜的返混。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigangA 解析法确定出口浓度或转化率解析法确定出口浓度或转化率（1）0级反应，恒温恒容过程，RNRiRR
23、RAVVVVVkr321,)(且根据设计方程， 得：iAiAcck,1,kcciAiA1,0,0,0,0,1,0,2,3,0,1 ,2,0,1 ,33221AANAAANANANAAAAAAAAAcNkcccxNkckccNikckccikckccikcci总转化率根据转化率的定义：时，当时，当时，当时，当（3.4-17）（3.4-18） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）1级反应，恒温恒容过程，RNRiRRRAAVVVVVkcr321,)(且根据设计方程得：kcciAiA11,)1 (11 )1 (1)1 (13)1 (12110,0,0,1,30,2,3,20,1
24、,2,0,1 ,NANAAANNANANAAAAAAAAAkcccxkckccNikckccikckccikcci总转化率根据转化率的定义：时，当时，当时，当时，当（3.4-19）（3.4-20） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（3）2级反应，恒温恒容过程，RNRiRRRAAVVVVVkcr3212,)(且根据设计方程得：2,1,iAkccciAiAkckcccckiAiAiAiAiA24110:i1,1,2,则：则对任意釜（3.4-21）（3.4-22） 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigangB 图解法确定出口浓度或转化率图解法确定出口浓度或转化率（3.4
25、-24）重排得：)(1)(1,iAiAiAccr根据多釜串联反应器的设计方程：iAiAiAiAiAiAArccrxxc)()()(,1,1,0（3.4-23）式（3.4-24）的几何意义是：。或即可图解求出线，再结合动力学方程（的直线。，斜率为过点（NANAAiAxcrc,1,)1)0 ,)(Ar0Ac01Ac2Ac3Ac4AcAic1M2M3M4M图3-12 多釜串图解示意图 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.5 循环反应器循环反应器3.5.1 循环反应器的基本假设循环反应器的基本假设1、为了控制反应物的合适浓度，以便于控制温度、转化率和收率。2、为了提高原料的利用率。
26、常采用部分物料循环的方法。1、反应器内为理想活塞流流动。2、循环管线内不发生化学反应。3、整个体系处于定常态操作。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.5.2 循环反应器设计方程式循环反应器设计方程式循环反应器如图3-13所示：1、定义循环比、定义循环比：为循环物料量与反应器出料量之比2323AAFFFF即3.5-10000AAAcxVF1111AAAcxVF2222AAAcxVF新鲜进料总进料出料循环料V3图3-13 循环反应器示意图M 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2、物料衡算：、物料衡算：对于整个反应器而言，)1 (202AAAxFF3.5-2)
27、1 ( 2202AAAxFF同时3.5-3020 AAFF所以3.5-4对图3-14中点M作物料衡算可知：)1 ( )1 (2020020301AAAAAAAAAAxFxFFFFFFF3.5-5020030010)1 ( AAAAAAFFFFFF此外)1 ()1 ()1 ( 101101AAAAAxFxFF同时3.5-63.5-7对比式（3.5-5）和式（3.5-7）得：211AAxx3.5-8 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang所以：2210)()1 (AAxxAAARrdxFV3.5-10根据PFR的设计方程式可知：21)(10AAxxAAARrdxFV3.5-9 循环反
28、应器设计方程式 循环反应器设计方程式讨论3.5-11（1）当=0时，式（3.5-10）为：200)(AxAAARrdxFV变为普通活塞流反应器的计算公式。（2）当时，22211111AAAAxxxx3.5-12 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2Ax反应器处于恒 下操作，2202220)( )1 ()(1)1 (AAAAAAARrxFxxrFV3.5-13变为全混流反应器的计算公式。（3）当00的不可逆等温反应均有图示特征。可见采用可见采用PFR所用反应器容积最小，多个所用反应器容积最小，多个CSTR串联次之串联次之。)(0AArcAxP F R)(0AArcAx多个CST
29、R串联图3-15 n0时、单一反应、所需不同反应器容积的比较)(0AArcAxCSTR 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang单调递减，随）（AAx-r)(1 2如图3-16所示，对于一切n0的不可逆等温反应均有图示特征。可见采用可见采用CSTR所用反应器容积最小，多个所用反应器容积最小，多个CSTR串联次之串联次之。)(0AArcAxP F R)(0AArcAx多个CSTR串联图3-16 n0时，选用PFR，BR，CSTR串比选用CSTR更经济，反 应级数增加，这种趋势增加。（2）n E2。3.6-10对于可逆反应A B，动力学方程式为：AARTEAARTEAxcekxcekr
30、02001021)1 ()(0)1 (1)(02020101221AARTEAARTEAxcekExcekERTTr则3.6-9可逆吸热反应)(ArT图3-19 反应温度对可逆吸热反应速度的影响结论：升高温度对可逆吸热反应有利，但要考虑催化剂或设备材质的耐热情况。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang2、可逆放热反应、可逆放热反应01)(0AAAcKkxr）（由于3.6-11（1）反应器选型）反应器选型结论：使用PFR或CSTR串联，反应器体积最小。（2）温度对反应速率的影响）温度对反应速率的影响由于是吸热反应，E10时，PFR、BR平均选择率与瞬时选择率的关系（1）对于平推流
31、和间歇反应器，平均选择率 和瞬时选择率SP的关系为：PS 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）对于全混流反应器，釜内浓度均一，且等于出口浓度，所以：PPSS（3）对N个串联的全混流反应器，进口和各釜中A的浓度分别为 则有： ,10AnAAccc)()()()(0111212101AnAPAnAnPAAPAAPPccSccSccSccSS3.6-93.6-10 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3、影响瞬时选择率的关系、影响瞬时选择率的关系为了增加目的产物的收率，必须从反应器型式及工艺条件的优化来提高瞬时收率。)11)12211AAAAAPrrrrrS（将
32、动力学方程代入得：121221102021111)BAAAAPccRTEEekkrrrS（3.6-113.6-12 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（1）温度对选择性的影响减小增大增大减小T升高E1 E2RTEEe21PS结论：升高温度，总是对活化能大的反应有利。若主反应活化能大，则应升高温度。反之，则应降低温度。 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）浓度对选择性的影响动力学特点对浓度的要求操作示意图加料方法瞬间加入所有的A和B缓慢加入A和B先把A全部加入，然后缓慢加入BI 间歇操作时，为提高SP,各种动力学条件下操作方式的变化。ABABBA2121,
33、都高BAcc ,2121,都低BAcc ,2121,低高，BAcc 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigangII 连续操作时，为提高SP,各种动力学条件下操作方式的变化及浓度分布。动力学特点浓度的要求操作示意图浓度分布图2121,都高BAcc ,2121,都低BAcc ,2121,低高，BAccAB00BAccBAccABABABABBBAB分离器A0AcBAcc0Bc00BAccBAcc00BAccBcAc 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang3.6-5 连串反应连串反应为了提高中间产物P的收率，应尽可能使k1k2，使反应物A的浓度尽可能高，中间产物P的浓度合理的
34、低。副产物）目的产物）一级反应）：元连串反应对于等温、恒容下的基(21SPAkkPSSPAPPAAAckdtdcrckckdtdcrckdtdcr2211)(其动力学方程为：3.6-133.6-143.6-15)(APPAApPAPrrdndnS定义 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang对于一级反应：1PAAPRTEEAPAPAAPPccekkckckckckckrrS11 )(21102012121（1）温度对选择性的影响减小增大增大减小T升高E1 E2RTEEe21PS结论：升高温度，总是对活化能大的反应有利。若主反应活化能大，则应升高温度。反之，则应降低温度。这一点与平行
35、反应是一致的。3.6-161、影响因素、影响因素 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）浓度对选择性的影响有公式（3.6-16）可知，提高 浓度，降低 浓度，有利于提高瞬时转化率，显然PFR（或BR）比CSTR易满足这一条件。AcPc2、反应器计算、反应器计算对于连串反应，以提高平均选择率为目标函数，分别讨论CSTR和PFR（或BR）的计算。（1）CSTR的计算（ ）值和相应的计算最佳空间时间max, poptc以一级连串反应为例：SPAkk 210,0t000SPAAcccc时，恒容过程中，在CSTR中对A作物料衡算：RAAAVrcVcV)(0003.6-17 石油化学工
36、程系 化学工程与工艺教研室 weigangkccVVkcrAARAA1,)(00得：带入动力学方程)1)(1 (1, P210121021000kkckkckcVVckckrcVVrcVAAPRPAPPRPP得：带入动力学方程作物料衡算得：对optApASAoptAApoptoptppcccckkcckkcckkcc,max,0210,2120max,21max, )1 ( )1 ( 1 0同时，解得：和时，有当3.6-183.6-193.6-203.6-213.6-223.6-233.6-24 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang（2）PFR的计算（ ）值和相应的计算最佳空间
37、时间max,poptc以一级连串反应为例：SPAkk 210,0t000SPAAcccc时，恒容过程中，在PFR中任取一微元体对A作物料衡算：10000 , )( )()(kAARAARAAAAeccdVdVkcrdVrdccVcV所以其中 , )(P)(011202100122cdeckecckckddcdVdVckckrdVrdccVcVkkAkPAPPRPAPRPPPP通解为：得：带入动力学方程作物料衡算得：对3.6-253.6-263.6-273.6-283.6-29 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang确定积分常数coptAPASkkkAoptAkkkAPoptPkk
38、APPAAcccckkcckkcckkkkceeckkkcccctkk,max,0210,210max,12120121002112112221)ln(,0 0,0, 1时当则时，当：情况3.6-303.6-313.6-323.6-333.6-34 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang0,max,000,00max,00021264.0368.0368.010, 0,0, 2AoptAPASAkAoptAAAPoptPkAPPAAccccccecccecckcekccccctkkk时当则时，当：情况3.6-353.6-363.6-373.6-38 石油化学工程系 化学工程与工艺
39、教研室 weigang（3）PFR和CSTR平均选择率的比较利用公式（3.6-16）计算在PFR和CSTR中的选择率得下图。CSTR PFR 21SPAkk 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.20.40.60.81.01 . 012kk112kk1012kk0AAccPS图3-21 连串反应在两种简单反应器中平均选择率比较讨论：。故这类反应宜选用相同时，）在（PFRSSkkmPPP,)()(112采用低转化率下操作。下降很快，宜转化率增加，还是的增加，不论）随着（PSkkCSTR,PFR212采用循环反应器。利用率，宜率下操作。为提高原料宜在低转化迅速增加。故连串反应增大，较低，）当（SSoptcc3 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigang 石油化学工程系 化学工程与工艺教研室 weigangEND THE CHAPTERThank you .
