理想反应器PPT学习教案

1、会计学1理想反应器理想反应器1 1、单一反应的评选、单一反应的评选 分三种情况评论： （1） 与xA呈单调上升（一切n0n0的不可逆等温反应）：Ar1第1页/共33页（2） 与xA呈单调下降（一切n0的不可逆等温反应）：Ar1第2页/共33页（3） 与xA的曲线上存在极小值（自催化反应或绝热操作的放热反应具有为一特性）Ar1设 xAM 为对应 最小的转化率，则xAa2、b1b2，则SP随CA、CB单调上升，应选取无返混的反应器，选PFR为最优；当a1a2、b1 a2、b1 a2、b1b2 a1a2、b1b2 a1a2、b1b2 应使CA、CB都高应使CA高、CB低应使CA、CB都低ABABCA

2、0CB0CACBABA B B BCA0CB0CACBA B CA0CB0CACB第19页/共33页例题17一级不可逆串联反应：C6H5Cl为目的产物，反应恒温恒容，反应式如下：已知：k1=1.0h-1, k2=0.5h-1, V/v=1h, CA0=1mol/L, Cp0=CS0=0反应速率式为：求：（1）PFR；（2）CSTR；（3）等体积CSTR串联时；产物P的选择性SP=？)()()(246256166SClHCPClHCAHCkkPAPAACkCkdtdCCkdtdC211第20页/共33页解：（1）PFR：LmoleeCCtkAA/368. 01110108. 3155. 0477

3、. 0/155. 0147. 0368. 01/477. 00 . 15 . 011015 . 0021112SPPAPAStktkAPCCSLmolCCCCLmoleeeeCkkkC第21页/共33页（2）CSTR又：kCCVCkCvCvAAAAA1101000pApCkCkVCv210210121111kkCkkCkCpAA代入数据得： CA=0.5mol/L, Cp=0.333mol/L CS=CA0-CA-Cp=0.167mol/L Sp=CP/CS=0.333/0.167=2.00第22页/共33页（3）等体积的CSTR串联 =1+2=1hr 1=2=0.5h 对于第二个反应器有：

4、代入数据： CA2=0.444mol/L, CP2=0.391mol/L, CS2=1-(0.444+0.391)=0.165mol/L 故：SP=CP2/CS2=2.37211011121122212010111kCkCkCCVCkCvCvAAAAAAA 222110112221101122221210201111kkCkkkCkCCkCkVCvCvAAppApp第23页/共33页例题18 k1=1.0, k2/k1=1.5, CA0=5mol/L, CP0=CS0=0, v0=5m3/h, xA=0.90（或CA=0.5mol/L）其速率方程式：-rA=(k1+k2CA)CA, rP=k1

5、CA, rS=k2CA2求：（1）单一CSTR等温下反应后的CP和VR； （2）PFR的CP和VR； （3）两个CSTR串联后的CP和VR； （条件：CP最大时每个反应器的体积）APSk1 k2已知：第24页/共33页解：（1） 单个CSTR： 代入数据得VR=25.7m3AAAAAAAAAAAPAAmAAmPCkkCCkCCkkCCCkCCrrCCCCC21012101000)22100000AAAAAAARCkCkCCvrCCvvV第25页/共33页 (2) 单个PFR 300000221161. 35 . 115 . 11lnln5 . 11/054. 15 . 115 . 11ln5

6、. 115 . 110000mCCCCvCCdCvVLmolCCCCdCdCCkCkCkdCCAAAACCAAARAAPCCAAACCAAACCApPAAAAAAAA第26页/共33页 (3) 两个CSTR串联22111021210122112222121212112121111122115 . 115 . 11AAAAAAPAAAAAAAAAAAPmAAAAAPmAmAmPCCCCCCCCCCCCCCkkkCkCkCkrrCkkkCkCkCkrrCCC第27页/共33页为使CP最大，令 得，CA1=1.905mol/L所以, Cpmax=1.605mol/L。代入数据得：VR=10.13m3

7、其中：VR1=2.107m3，VR2=8.023m301APdCdC2221210211211001AAAAAAAACCkkCCvVCCkkCCvV第28页/共33页例题19有一分解反应： 已知： k1=2min-1, k2=1mol.L-1.min-1, k3=1L.mol-1,min-1, CA0=2mol.L-1, P为目的产物，R，S为付产物。求：（I）CSTR； （II）PFR；（III）你所设想的最合适的反应器或流程中所能获得的最高的CP=？APSRk1 k2 k3rP=k1CArR=k2rS=k3CA2 第29页/共33页解：根据收率的定义，（I） CSTR所能获得的最大CP： 2122AAAAPAPCCCrrdCdC44. 094/32/5 . 0:021202122200LmolCLmolCCCCdCdCdCdCCCCCCCCCPfAAAAAPfAPfAAAAfAAfAPf得最大时当第30页/共33页（II） PFR很明显，只有当A完全反应掉，曲线下的面积是最大，所以：积分代入数据得：CP，max=0.867mol/L。总收率：202max,120AAACCAPdCCCdCCAfA434. 02867. 00AAPPCCC第31页/共33页（III） 当CAf=1时，P的瞬间收率 最大，故设想一流程，将未反应掉的A从产物中分离出来，循环并使CA0保持为2