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第三章 理想反应器. 理想反应器 —— 使用特征参数进行修正 (非理想流动反应器). 介绍. 均相反应(不存在相间传递过程) —— 影响反应速率的因素(物料混合、流动状态) 均相反应所用反应器分类(两种极端情况): ( a )理想混合反应器 — 完全混合 ( b )活塞流反应器 — 完全不混合. 理想反应器特征说明. 理想混合反应器 : 釜式 、 反应物料处于 完全混合 状态 、 物料混合 瞬间 完成 、 反应器内各空间点反应物料的温度和浓度 完全相同 。
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第三章 理想反应器 理想反应器——使用特征参数进行修正 (非理想流动反应器)
介绍 • 均相反应(不存在相间传递过程)——影响反应速率的因素(物料混合、流动状态) • 均相反应所用反应器分类(两种极端情况): (a)理想混合反应器—完全混合 (b)活塞流反应器—完全不混合
理想反应器特征说明 • 理想混合反应器:釜式、反应物料处于完全混合状态、物料混合瞬间完成、反应器内各空间点反应物料的温度和浓度完全相同。 ——间歇反应器(Batch Reactor,简称BR)-间歇式 ——全混流反应器(Continuous Stirred Tank Reactor,简称CSTR)-连续式 • 活塞流反应器(Plug Flow Reactor,简称PFR):管式、连续流动、反应物料完全不混合、所有反应物流体粒子以相同的流速和方向流动、在反应器内停留时间完全相等
3-1 间歇操作的理想混合反应器(小批量、反应速率慢--精细化学品、药物、生物化工等) 1. 反应器数学模型(设计方程、操作方程) (1)物理模型(即反应器操作特点):书P26 ——说明无传递因素影响,反应结果主要取决于化 学反应动力学规律,反应进行程度取决于反应 时间的长短。 (2)数学模型:确定反应器体积与反应结果(即最终转 化率)的关系
单位时间处理的物料量 反应体积 每批反应需要的时间 (操作时间=反应时间t+辅助时间t0) 装料、卸料、升温、降温
装料系数 ——不起泡、不沸腾: =0.7~0.8 ——起泡或沸腾: =0.4~0.6 反应器过大:设备造价低;但搅拌效果差 反应器过小:搅拌效果小,温度和浓度分布均匀;但 辅助设备随反应器个数增加,设备造价 增加 综合分析——物料性质、操作稳定性、经济性
2. 最佳反应时间的确定 (1)以单位时间内产物产量最大为优化目标 (2)以生产总费用最低为优化目标