120 likes | 293 Views
Chapter Ⅳ 管 式 反 应 器. 第五节 变温管式反应器. 工业上反应器:. 难于作到等温操作 . 对于可逆的热反应,等温并不一定好,有最佳温度分布 . 对于复杂反应,温度 T 影响产物分布( PD ). ∴ 工业化反应器很少等温下操作. 第五节 变温管式反应器. 一、 管式反应器的热量衡算. 对于等压过程 ,. Tr- 基准温度 . Tc- 换热介质的温度. 第五节 变温管式反应器. 一、 管式反应器的热量衡算. 类似于间歇釜式反应器与热量衡算式( 3-81 )存在的差别:.
E N D
Chapter Ⅳ 管 式 反 应 器 第五节 变温管式反应器 工业上反应器: 难于作到等温操作. 对于可逆的热反应,等温并不一定好,有最佳温度分布. 对于复杂反应,温度T影响产物分布(PD). ∴ 工业化反应器很少等温下操作
第五节 变温管式反应器 一、 管式反应器的热量衡算 对于等压过程, Tr-基准温度 Tc-换热介质的温度
第五节 变温管式反应器 一、 管式反应器的热量衡算 类似于间歇釜式反应器与热量衡算式(3-81)存在的差别: 自变量: t时间(间歇釜) 距离Z(管式反应器)衡算范围:整个反应器(间歇釜) 微元体(管式反应器)
∴ 物料衡算式为(4-4) (4-28) 第五节 变温管式反应器 一、 管式反应器的热量衡算 wAO-初始质量分率(G为质量流速,kg/s)
(4-30) 第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 如与外界无热交换(绝热过程),式(4,28)变成 如果不考虑Cpt随组成和温度变化,则 T-To=λ(XA-XAO)
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 与式(3-89)和式(3-84)完全一样,但式(3-84)用于间歇釜式反应器;而式(3-89)用于连续釜式反应器 注意: 尽管形式上完全一样,但实质上有很大 区别。转化率与温度的关系可以用图4-7表示。
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 图 4.7 绝热反应过程转化率与温度的关系
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 区别在于: 管式反应器--不同位置上的T~XA关系;间歇釜式反应器--不同时间下的T~XA关系;连接釜式反应器--在等温下操作,在出口处的XA一定、温度T也一定。一般来说,绝热操作为管式反应器,选择较高的进料温度。对于吸热反应,这一点很明显,但对于可逆放热应,要具体分析。
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 图4.8可逆放热反应的转化率与温度的关系
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 设三个进料温度TA,TB,TC,其中TB较(对于XAf而言)。XAf↑,To↓(从图中可以到)。 注意: 前lm反应段,转化率高达42.5%;而后1m反应段,转化率仅为4.4%(相差10倍)。 原因: 在后1m反应段 ① 反应物的浓度大大下降;② 温度大大下降。上述现象是综合作用的结果。
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 绝热反应器的不足之处在于:反应器的进出口温差太大。 (1) 如果为可逆放热反应,T↑,平衡转化率↓ (2)产物分布的控制也不容易作到. (3)对于可逆吸热反应,T↓速率变慢 . 很多工业反应器要进行温度控制,与环境有热交换。控制反应器在一定的温度下操作(优化和安全操作)。
第五节 变温管式反应器 二、绝热管式反应器 换热介质的选定:根据所控制的温度范围确定,原则应保持温差不宜过大,以免传热速率太快,操作不稳定。 例如: 高温--烟道气、熔盐、高压蒸气等;低温--水、空气等。也可以适当安排利用产物的余热来加热原料。