第二章化学反应工程基础

1、第二章第二章 化学反应工程基础化学反应工程基础 第一节第一节 化学反应和反应器分类化学反应和反应器分类 第二节第二节 均相反应动力学均相反应动力学 第三节第三节 理想反应器的设计理想反应器的设计 第四节第四节 理想混合反应器的热稳定性理想混合反应器的热稳定性 第五节第五节 连续流动反应器的停留时间分布连续流动反应器的停留时间分布 第六节第六节 流动模型流动模型 第七节第七节 停留时间分布与化学反应停留时间分布与化学反应 第一节第一节 化学反应和反应器分类化学反应和反应器分类 1、 化学反应的分类化学反应的分类 2、 反应器的分类反应器的分类 3、 连续流动反应器内流体流动的两种理想形态连续流动

2、反应器内流体流动的两种理想形态 1、 化学反应的分类化学反应的分类 （1） 按化学反应的特性分类按化学反应的特性分类 （2） 按反应物料的相态分类按反应物料的相态分类 （3） 按反应过程进行的条件分类按反应过程进行的条件分类 反应机理反应机理 简单反应、复简单反应、复 杂反应杂反应 反应级数反应级数 一级、二级、一级、二级、 三级、零级、三级、零级、 分数级反应分数级反应 反应的可逆性反应的可逆性 可逆反应、不可逆反应、不 可逆反应可逆反应 反应热效应反应热效应放热反应、吸放热反应、吸 热反应热反应 反应分子数反应分子数 单分子、双分单分子、双分 子、三分子子、三分子 反应反应 （1 1） 按

3、化学反应的特性分类按化学反应的特性分类 均相反应均相反应 催化反应催化反应 气相反应、液相反应气相反应、液相反应 非催化反应非催化反应 非均相反应非均相反应 催化反应催化反应 液液- -液相、气液相、气- -液相、液液相、液 - -固相、气、固相固相、气、固相 非催化反应非催化反应 气气- -固相、固相、气固相、固相、气- -液液 - -固相固相 （2 2） 按反应物料的相态分类按反应物料的相态分类 操作方式操作方式间歇反应、半连续反应、连续反应间歇反应、半连续反应、连续反应 温度条件温度条件 等温反应、绝热反应、非绝热变温等温反应、绝热反应、非绝热变温 反应反应 （3 3） 按反应过程进行的

4、条件分类按反应过程进行的条件分类 2、反应器的分类反应器的分类 （1） 按物料相态分类的反应器种类按物料相态分类的反应器种类 （2） 按反应器的结构型式分类按反应器的结构型式分类 （3） 按操作方式分类按操作方式分类 反应器种类反应器种类反应特性反应特性反应类型举例反应类型举例适用设备的结构形式适用设备的结构形式 均相均相 气相气相 液相液相 无相界面，无相界面， 反应速率只与反应速率只与 温度或浓度有温度或浓度有 关关 燃烧、裂解等燃烧、裂解等 中和、酯化、水解等中和、酯化、水解等 管式管式 釜式釜式 非均非均 相相 气气- -液相液相 液液- -液相液相 气气- -固相固相 液液- -固相

5、固相 固固- -固相固相 气气- -液液- -固固 相相 有相界面，有相界面， 实际实际 反应速反应速 率与相率与相 界面界面 大小及相大小及相 间间 扩散速率有关扩散速率有关 氧化、氯化、加氢等氧化、氯化、加氢等 磺化、硝化、烷基化等磺化、硝化、烷基化等 燃烧、还原、固相催化等燃烧、还原、固相催化等 还原、离子交换等还原、离子交换等 水泥制造等水泥制造等 加氢裂解、加氢脱氢等加氢裂解、加氢脱氢等 釜式、塔式釜式、塔式 釜式、塔式釜式、塔式 固定床、流化床、移动固定床、流化床、移动 床床 釜式、塔式釜式、塔式 回转筒式回转筒式 固定床、流化床固定床、流化床 （1） 按物料相态分类的反应器种类按

6、物料相态分类的反应器种类 结构型式结构型式适用的相态适用的相态应用举例应用举例 反应釜（包括反应釜（包括 多釜串联）多釜串联） 液相、气液相、气- -液相、液液相、液- -液液 相、液相、液- -固相固相 苯的硝化、氯乙烯聚合、高压聚乙烯、顺苯的硝化、氯乙烯聚合、高压聚乙烯、顺 丁橡胶聚合等丁橡胶聚合等 管式管式气相、液相气相、液相 清油裂解、甲基丁炔醇合成、高压聚乙烯清油裂解、甲基丁炔醇合成、高压聚乙烯 等等 鼓泡塔鼓泡塔 气气- -液相、气液相、气- -液液- -固（催固（催 化剂）相化剂）相 变换气的碳化、苯的烷基化、二甲苯氧化、变换气的碳化、苯的烷基化、二甲苯氧化、 乙烯基乙炔合成等乙

7、烯基乙炔合成等 固定床固定床 气气- -固（催化或非催化）固（催化或非催化） 相相 二氧化硫氧化、氨合成、乙炔法制氯乙烯、二氧化硫氧化、氨合成、乙炔法制氯乙烯、 乙苯脱氢、半水煤气生产等乙苯脱氢、半水煤气生产等 流化床流化床 气气- -固（催化或非催化）固（催化或非催化） 相，特别是催化剂很相，特别是催化剂很 快失活的反应快失活的反应 硫铁矿焙烧、萘氧化制苯酐、石油催化裂硫铁矿焙烧、萘氧化制苯酐、石油催化裂 化、乙烯氧氯化制二氯乙烷、丙烯氨化、乙烯氧氯化制二氯乙烷、丙烯氨 氧化制丙烯腈等氧化制丙烯腈等 回转筒式回转筒式气气- -固相、固固相、固- -固相固相水泥制造等水泥制造等 喷雾式喷雾式气

8、相、高速反应的液相气相、高速反应的液相氯化氢合成、天然气裂解制乙炔氯化氢合成、天然气裂解制乙炔 （2） 按反应器的结构型式分类按反应器的结构型式分类 反应釜反应釜 夹套式蒸汽加热反应釜夹套式蒸汽加热反应釜 内外盘管式加热不锈钢反应釜内外盘管式加热不锈钢反应釜 管式反应器管式反应器 鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器 固定床反应器固定床反应器 固定床反应器固定床反应器 厌氧流化床反应器厌氧流化床反应器 （3） 按操作方式分类按操作方式分类 间歇反应器间歇反应器 连续反应器连续反应器 半连续反应器半连续反应器 间歇反应器特点：间歇反应器特点： 1 1、反应物料一次加入，、反应物料一次加入， 产物一次取出。产

9、物一次取出。 2 2、非稳态操作，反应、非稳态操作，反应 器内浓度、温度随反应器内浓度、温度随反应 时间连续变化。时间连续变化。 3 3、同一瞬时，反应器、同一瞬时，反应器 内各点温度相同、浓度内各点温度相同、浓度 相同。相同。 间歇反应器间歇反应器 0 C t 连续反应器连续反应器 反应物反应物A 反应物反应物B 生成物生成物R 连续反应器特点：连续反应器特点： 1 1、反应物料连续加、反应物料连续加 入，反应产物连续入，反应产物连续 引出。引出。 2 2、稳态操作，反应、稳态操作，反应 器内任一点的组成器内任一点的组成 不随时间改变。不随时间改变。 0 C t 半连续反应器半连续反应器 A

10、 B 半连续反应器特点：半连续反应器特点： 1 1、某些反应物料一次、某些反应物料一次 加入，其余物料连续加加入，其余物料连续加 入，或者将某种产物连入，或者将某种产物连 续取出。续取出。 2 2、非稳态操作。、非稳态操作。 0 C t 3、连续流动反应器内流体流动的两种理想形态连续流动反应器内流体流动的两种理想形态 平推流反应器平推流反应器 理想混合流反应器理想混合流反应器 平推流反应器平推流反应器 反应物反应物A 反应物反应物B 活塞流反应器活塞流反应器 生成物生成物R 平推流反应器特点：平推流反应器特点： 1 1、在稳态操作时，在反应器的每个截面上，物料、在稳态操作时，在反应器的每个截面

11、上，物料 浓度不随时间变化。浓度不随时间变化。 2 2、所有物料质点在反应器中的停留时间都相同。、所有物料质点在反应器中的停留时间都相同。 2 2、反应器内物料浓度沿着流动方向改变，故反应、反应器内物料浓度沿着流动方向改变，故反应 速率随空间位置改变，即反应速率的变化只限于速率随空间位置改变，即反应速率的变化只限于 反应器的轴向。反应器的轴向。 理想混合流反应器理想混合流反应器 反应物反应物A 反应物反应物B 生成物生成物R 理想混合流反应器特点：理想混合流反应器特点： 1. 1. 物料连续以恒定的流速物料连续以恒定的流速 流入、流出反应器，稳态流入、流出反应器，稳态 操作。操作。 2. 2.

12、 反应器内各空间位置温反应器内各空间位置温 度、浓度均一。度、浓度均一。 3. 3. 反应器内浓度、温度反应器内浓度、温度 与出口处浓度、温度相同。与出口处浓度、温度相同。 第二节第二节 均相反应动力学均相反应动力学 p均相反应均相反应是指在均一的液相或气相中进行的反应是指在均一的液相或气相中进行的反应 p均相反应动力学内容：研究化学反应本身的速度均相反应动力学内容：研究化学反应本身的速度 规律，即物料的浓度，温度，催化剂等因素对化规律，即物料的浓度，温度，催化剂等因素对化 学反应速度的影响。学反应速度的影响。 即即Rp(C,T,Cats) p均相反应动力学没有考虑到物理因素的影响，仅均相反应

13、动力学没有考虑到物理因素的影响，仅 研究化学反应内在规律研究化学反应内在规律 1、 反应速率反应速率 定义定义：对均相反应而言，反应速率可定义为单位：对均相反应而言，反应速率可定义为单位 时间，单位反应体积中所生成（消失）的某组分时间，单位反应体积中所生成（消失）的某组分 的摩尔数。的摩尔数。 即即 ：表示：表示i组分的生成速率组分的生成速率 ：表示：表示i 组分的消失速率组分的消失速率 1 V dni dt + = ri 对反应对反应： aA + Bb lL + mM 各组分的反应速率：各组分的反应速率： rB 1 V dnB dt = rL 1 V dnL dt = rA 1 V dnA

14、dt = rM 1 V dnM dt = 它们之间：它们之间： 幂函数形式：幂函数形式： k: 反应速率常数反应速率常数 1，2：实验测定常数实验测定常数 总级数总级数 n=1+2 rA = a rB bl m rlrm rA 1 V dnA dt -=kCA1CB2 对基元反应对基元反应： 1=a2=b 复杂反应复杂反应： n需实验测定需实验测定 k = A0e-E/RT lnk =lnA0 E/RT dlnk/dT = E/RT2 ,ln/EdK dT(1) 反应对反应对T敏感敏感 所以，所以，T对对K的影响在低温下更敏感的影响在低温下更敏感 k遵循遵循Arrehnies方程方程: : ,

15、ln/TdK dT(2) (低温低温) A k1 k2 P k1 = k0e- E1/RTk2 = k0e- E2/RT E1E2 TA P E1k2 t CR CS CA C k11时，时， 小反应器宜在前；反应级数小反应器宜在前；反应级数nn2CA大大 n1n2CA小小 n1=n2无关无关 11 22 1 2 RAB SAB dR rk C C dt dS rk C C dt 1212 ()() 1 2 R AB S rk CC rk 反应级数的反应级数的 大小大小 对浓度的对浓度的 要求要求 CA、CB 均大均大 CA大、大、CB 小小 CA小小、 CB大大 CA、CB 均小均小 A+B

16、 R(主反应) S(副反应) 1 2 主、副反应的速率方程主、副反应的速率方程 二式相除得二式相除得 12 12 12 12 12 12 12 12 间歇操作间歇操作 连续流动操作连续流动操作 5.22 连串反应连串反应 12 2 AR R SR k Ck Cr rk C R S r r A R S k1k2 rA=-dCA/dt=k1CA rR=dCR/dt=k1CA-k2CR rS=dCS/dt=k2CR 若若R R为目的产物，应提高为目的产物，应提高CA，使，使 大，可选用平推流反大，可选用平推流反 应器、间歇反应器；若应器、间歇反应器；若S是目的产物，则应降低是目的产物，则应降低CA，

17、使，使 小，可选用理想混合反应器。小，可选用理想混合反应器。 R S r r 5.23 连串连串平行反应平行反应 () () ABR ABS 主反应 副反应 三种加料方式：三种加料方式： a、A慢慢加入慢慢加入B中（慢慢加入是指加入速率比反中（慢慢加入是指加入速率比反 应速率慢）应速率慢） b、B慢慢加入慢慢加入A中中 c、将将A、B迅速混合迅速混合 A B A B A B A S B A的逐渐加入量 浓度 A、B反应前 混合均匀 A S R 浓度 反应中B的消耗量，mol 连串连串平行反应产物分布随时间变化平行反应产物分布随时间变化 第一种加料方式第一种加料方式第二、三种加料方式第二、三种加

18、料方式 结论结论 a、对于单一反应，除零级反应，为达到相同转化率下的生、对于单一反应，除零级反应，为达到相同转化率下的生 产能力，平推反应器所需的反应器体积比理想混合反应产能力，平推反应器所需的反应器体积比理想混合反应 器小。器小。 b、复杂反应中，对于平行反应，主要控制反应器内物料的复杂反应中，对于平行反应，主要控制反应器内物料的 浓度，高浓度有利于反应级数高的反应；连串反应，应浓度，高浓度有利于反应级数高的反应；连串反应，应 控制反应器内物料的平均停留时间；连串控制反应器内物料的平均停留时间；连串- -平行反应可采平行反应可采 用不同的加料方式来控制产物的分布。用不同的加料方式来控制产物的

19、分布。 c、温度对复杂反应的产物分布也有重大影响。平行反应，温度对复杂反应的产物分布也有重大影响。平行反应， 升温有利于活化能高的反应；对于连串反应，若生产目升温有利于活化能高的反应；对于连串反应，若生产目 的产物反应的活化能高于其他副反应，宜采用高温，反的产物反应的活化能高于其他副反应，宜采用高温，反 之亦然。之亦然。 第四节第四节 理想混合反应器的热稳定性理想混合反应器的热稳定性 反应器的反应器的热稳定性热稳定性： 是指当反应过程的放热或除热速率发生变化是指当反应过程的放热或除热速率发生变化 时，过程的温度等因素将产生一系列的波动，时，过程的温度等因素将产生一系列的波动， 当外扰消除后，过

20、程能回复到原来的操作状态，当外扰消除后，过程能回复到原来的操作状态， 则反应器具有热稳定性，或具有自衡能力，否则反应器具有热稳定性，或具有自衡能力，否 则为热不稳定，或无自衡能力。则为热不稳定，或无自衡能力。 1、热稳定性原理热稳定性原理 v v0 CpT0 v v CpT VkCA（-H） KA(T-Tm) 00 ()()() APm VkCHvCTTKA TT 0 0 / 0 0 1 A r E RT v CH Q v e VA 反应放热速率反应放热速率 Qr与反应温度呈与反应温度呈非线性关系非线性关系 Qc与反应温度呈与反应温度呈线性关系线性关系 00 000 cpw ppw Qv CT

21、TKA TT v CKA Tv CTKAT 反应除热速率反应除热速率 Qr, Qc Qr T Qc Qc Qc d e a b c 在哪点在哪点 操作？操作？ 反应器具有稳定性必需满足两个条件：反应器具有稳定性必需满足两个条件： 稳态条件：稳态条件： 稳定条件：稳定条件： rc QQ cr dQdQ dTdT 2、影响热稳定性的因素影响热稳定性的因素 p1、改变改变v0和和A Qr, Qc Qr T Qc Qc d e a b c Qc,Qr T Qr Qc p2、改变改变T0、Tw T0” T0 T0 3、T与与Tw间的最大温差间的最大温差 00 2 0 2 0 EE r RTRT rAA

22、c cw E cr RT A E RT rcwA dQE QVA eCHVA eCH dTRT dQ QKA TTKA dT dQdQE KAVA eCH dTdTRT QQKA TTVA eCH 两式相除，则 2 w RT TTT E 第五节第五节 连续流动反应器的停留时间分布连续流动反应器的停留时间分布 1、基本概念基本概念 闭式系统闭式系统 系统系统 进口进口出口出口 停留时间分布停留时间分布 p年龄分布：对存留在系统的粒子而言，从进年龄分布：对存留在系统的粒子而言，从进 入系统算起在系统中停留的时间。入系统算起在系统中停留的时间。 p寿命分布：流体粒子从进入系统起到离开系寿命分布：流体

23、粒子从进入系统起到离开系 统止，在系统内停留的时间。统止，在系统内停留的时间。 返混：是指不同停留时间微元间的混合返混：是指不同停留时间微元间的混合 1、停留时间分布的表示方法停留时间分布的表示方法 a、停留时间分布密度函数停留时间分布密度函数E(t) 系统出口流体中，已在系统中停留时间为系统出口流体中，已在系统中停留时间为t到到t+dt 间的微元所占的分率为间的微元所占的分率为E(t)dt. E(t)因次：因次： 时间时间-1 00 00 E tt E tt E(t) t 0 t t+dt E(t)dt 0 1E t dt 归一化条件归一化条件 b、停留时间分布函数停留时间分布函数F(t)

24、系统出口流体中，已在系统中停留时间小于系统出口流体中，已在系统中停留时间小于t（或介于或介于 0t间间）的微元所占的分率等于的微元所占的分率等于F(t) 基本性质：基本性质： (1)0F(t)1 (2) F(0)=0; F()=1 (3)无因次无因次 0 1 t t dF tE t dtF tE t dtF tE t dt 2、停留时间分布的测定停留时间分布的测定 实验方法概述实验方法概述： p阶跃示踪法阶跃示踪法 p脉冲示踪法脉冲示踪法 阶跃示踪法： l操作容易； l示踪剂用量大，直接测 出的是停留时间分布函 数 脉冲示踪法： l简单、示踪剂用量少， 可直接测出停留时间分 布密度函数 l要求

25、输入理想脉冲 v0 检测器检测器 CA 0 CA0 CA0 CA CA0 响应曲线响应曲线输入曲线输入曲线 v0 M(g或或mol) 检测器检测器 0-tt 响应曲线响应曲线 3、停留时间分布的数字特征停留时间分布的数字特征 a、数学期望数学期望 0 0 0 ( ) ( ) ( ) tE t dt tE t dt E t dt 在几何图形上是在几何图形上是E(t)曲线下的这块面积的重心在曲线下的这块面积的重心在 横轴上的影。横轴上的影。 tE tt E tt 等时间间隔，则等时间间隔，则 tE t E t b、方差方差 用来描述停留时间分别的离散程度用来描述停留时间分别的离散程度 2 2 0

26、0 2 22 00 t tE t dt E t dt tE t dtt E t dt 若以对比时间若以对比时间 为自变量为自变量 无因次方差：无因次方差： t 2 2 2 t 2 2 2 0 1 01 为平推流 为理想混合流 为非理想流动 什么是流动模型？什么是流动模型？ 什么是理想流动模型和非理想流动模型什么是理想流动模型和非理想流动模型? 理想流动模型：平推流，全混流；理想流动模型：平推流，全混流； 非理想流动模型：多级理想混合模型，多层流动，非理想流动模型：多级理想混合模型，多层流动， 扩散模型，带死角和短路的理想混合模型。扩散模型，带死角和短路的理想混合模型。 各流动模型的各流动模型的

27、E（t），），F（t），）， 第六节第六节 流动模型流动模型 1、理想流动模型理想流动模型 a、平推流模型平推流模型 b、理想混合流模型理想混合流模型 2、非理想流动模型非理想流动模型 a、多级理想混合模型多级理想混合模型 b、带死角和短路的理想混合模型带死角和短路的理想混合模型 c、停留时间分布曲线的应用停留时间分布曲线的应用 1、理想流动模型理想流动模型 a、平推流模型平推流模型 22 t 0 t 1 t 0 t 0 t E t F t t E(t) F(t) 1.0 b、理想混合流模型（理想混合流模型（阶跃阶跃示踪示踪） 对示踪剂在对示踪剂在dtdt时间内作物料衡算：时间内作物料衡算：

28、流入量流入量= =流出量流出量=+=+累积量累积量 故故 0 1 t C F te C 1 t dF t E te dt 0 00 0 00 0 1 1 t C v dtCv dtVdC CC vdtVd CC C e C 整理得整理得 积分得积分得 22222 00 1 t t t E t dtte 22 t 2 2 2 1 t 方差方差 无因次方差无因次方差 理想混合流反应器的理想混合流反应器的E(t)和和F(t)图图 E(t) t t F(t) 1.0 0.632 / 1 t t E te t / 1 t t F te 1 t 0.632 0.368 非理想流动现象非理想流动现象 存在滞

29、流区存在滞流区 存在沟流存在沟流 在流固系统或气液系统中，由于不均匀的在流固系统或气液系统中，由于不均匀的流动流动，流体流体打打 开了一条开了一条阻力阻力很小的通道，形成所谓很小的通道，形成所谓沟沟，以极短的，以极短的停留时间停留时间 通过床层。这种现象称为通过床层。这种现象称为沟流沟流。它较多发生在流固系统中。它较多发生在流固系统中。 如沟贯穿于整个床层称为贯穿沟流，如仅发生于局部则称为如沟贯穿于整个床层称为贯穿沟流，如仅发生于局部则称为 局部沟流。局部沟流。 形成沟流会降低形成沟流会降低传质传质效率。效率。 在大型鼓泡床中，气泡聚合后沿几条捷径上升，而严 重的鼓泡集中可使气泡沿着捷径上升而

30、形成短路，此现 象称为沟流。 存在短路存在短路 2、非理想流动模型非理想流动模型 a、多级理想混合模型多级理想混合模型 假设：假设： 每级为理想混合每级为理想混合 级际无返混级际无返混 每一级体积相等每一级体积相等 采用阶跃示踪法采用阶跃示踪法 1 1 00 01022 002 21 0012 120 0 2 2 0 1 11 11 s ss s t s tt t s CV F te Cv v C dtv C dtVdC vvdC CC dtVV vvCdC F teCCe CdtVV Ct F te C 第一级反应器其中 对第二级反应器示踪剂作物料衡算 整理得 代入，得 积分得 1 1 0

31、1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 ! 1 1 1 ! 1 ! 1 ! s N t N N N s s N Nt N N N N N N N N N NtN N NN Ct F te CN N CNt F te CN C FeN CN dF tNt E te dtN N Ee N 同理可得 系统总的平均停留时间 故 1.0 1.0 1.0 1 38 E() F() 多级理想混合模型的多级理想混合模型的E()和和F()图图 1 3 5 10 1.0 222 0 1 22 0 1 ! t N Nt t t E t dt Nt tedt N 方差 2 11N 2 0N 理想混

32、合模型理想混合模型 平推流模型平推流模型 2 2 t N 2 2 2 1 t N 无因次方差 b、带死角和短路的理想混合模型带死角和短路的理想混合模型 v hv 理想混 合区mV 死角区 （1-m）V hv 1-hv v 0 0 0 2 0 1 11 1 i hvt t mV i hv t mV hv t mV F thhF t F tee F the dF th v E te dtmV 代入上式，得 0 mV hv c、停留时间分布曲线的应用停留时间分布曲线的应用 平推流及偏离平推流平推流及偏离平推流E(t)曲线曲线 出峰太早出峰太早 E(t) t 原因：原因：反应器存在沟流、短路现象，使出

33、峰提前反应器存在沟流、短路现象，使出峰提前。 正常正常 早出峰早出峰 出现多峰，且递降出现多峰，且递降 原因原因：反应器内有循环流：反应器内有循环流 E（t） 迟出峰迟出峰 原因原因：计量上的误差，或示踪剂被吸附在器壁上：计量上的误差，或示踪剂被吸附在器壁上 E（t） 两个平行峰两个平行峰 E(t) 原因原因：两股平行的流体存在：两股平行的流体存在 E(t) t 正常正常 早出峰早出峰 早出峰早出峰 接近理想混合流的几种接近理想混合流的几种E(t)曲线曲线 (a) (b) (c) (d) (e) (a)(d)与偏离平推流与偏离平推流E(t)曲线类似曲线类似，(e)曲线是由于曲线是由于 仪表滞后

34、造成时间的仪表滞后造成时间的 正常正常早出峰早出峰 内循环内循环 晚出峰晚出峰 时间滞后时间滞后 第七节第七节 停留时间分布与化学反应停留时间分布与化学反应 1、反应器内流体的混合状态反应器内流体的混合状态 2、微观混合反应器的计算微观混合反应器的计算 a、多级理想混合模型多级理想混合模型 b、扩散模型扩散模型 3、宏观混合反应器的计算宏观混合反应器的计算 1、反应器内流体的混合状态反应器内流体的混合状态 p宏观混合宏观混合：微观尺度上的均匀化称为宏观混合。：微观尺度上的均匀化称为宏观混合。 p微观混合微观混合：以分子尺度混合的状态称为微观混合。：以分子尺度混合的状态称为微观混合。 2、微观混合反应器的计算微观混合反应器的计算 a、多级理想混合模型多级理想混合模型 例例2-12： 某管式反应器的直径为某管式反应器的直径为0.0285m，长度为长度为3.74m，流体流体 的流速的流速w为为0.36m/s,按脉冲示踪法测得如下数据按脉冲示踪法测得如下数据 时间时间(s)2224262830323436384042 示踪物浓度示踪物浓度97542221111 时间时间(s)02468101214161820 示踪物浓度示踪物浓度011536458483929221611 如在反应器内进行一级反应如在反应器内进行一级反应，k=0.41min-1，若此反若此反 应器能以多级理想混合模