全混流反应器ppt课件

1、二、二、全混流模型：全混流模型：(CSTR(CSTR） 又称又称理想混合流理想混合流反应器或连续搅拌釜式反应器，进出物料的操作反应器或连续搅拌釜式反应器，进出物料的操作是连续的，可以单釜或多釜串联操作。是连续的，可以单釜或多釜串联操作。 6、多釜串联、多釜串联CSTR反应器的设计方法反应器的设计方法1;. 特点：特点：反应器内所有空间位置的物系性质是均匀的，并且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内所有空间位置的物系性质是均匀的，并且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料的浓度与温度均一，且与出口物料温度、浓度相同。反应器内物料的浓度与温度均一，且与出口物料温度、浓度相同。新鲜物料瞬间混合

2、均匀，存在不同停留时间的物料之间的混合，即返混。且逆向混合新鲜物料瞬间混合均匀，存在不同停留时间的物料之间的混合，即返混。且逆向混合程度最大，逆向混合直接导致稀释效应最大。程度最大，逆向混合直接导致稀释效应最大。在等温操作的条件下，反应器内物系的所有参数，如在等温操作的条件下，反应器内物系的所有参数，如T、C、P等既不随时间变化，也等既不随时间变化，也不随位置变化。不随位置变化。2;.2.2.设计方程：由于器内物料混合均匀，可以对全釜做关键组分设计方程：由于器内物料混合均匀，可以对全釜做关键组分A A的物料衡算：的物料衡算： A A进入量进入量=A=A出出V VR R量量+反应掉量反应掉量+累

3、积量累积量 Q Q0 0C CA0 A0 = Q= Q0 0C CA A + V + VR R(-r(-rA A) + 0) + 0)()()(00000AAAAAARrCCQrCQCQV)()()1 (00000AAfAAAfAArxQCrxCCQAc0QrV0Q0Ac3;.如进入反应器时还有一定转化率如进入反应器时还有一定转化率x0,出口为出口为xf)()()()1 ()1 (0000000AfAAfAARrxxCQrxCxCQV)()(00AAARrCCQV)(00AAArxCQ全混釜反应器体积计算全混釜反应器体积计算4;. 空时与空速的概念： 空时：空时：进料体积流量反应体积0QVr（

4、因次：时间） , Q o处理能力表明 空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。空速的意义：单位时间单位反应体积所处理的物料量。 空速越大，反应器的原料处理能力越大。空速越大，反应器的原料处理能力越大。rAArVcFVQ0001 空速：空速：-1:时间因次5;.反应工程中常用于表示时间概念的还有：反应工程中常用于表示时间概念的还有：反应时间反应时间t：反应物从进入反应器后从实际发生反应起到反应达某一程度（如某转化率）：反应物从进入反应器后从实际发生反应起到反应达某一程度（如某转化率）时所需的时间时所需的时间停留时间：它是指反应物从进入反应器的时刻算起到它们离开反应器的时刻为止在反停留时间

5、：它是指反应物从进入反应器的时刻算起到它们离开反应器的时刻为止在反应器内共停留的时间，对于分批式操作的釜式反应器与理想平推流反应器，反应时应器内共停留的时间，对于分批式操作的釜式反应器与理想平推流反应器，反应时间等于停留时间，而对于存在返混的反应器，则出口物料是由具有不同停留时间的间等于停留时间，而对于存在返混的反应器，则出口物料是由具有不同停留时间的混合物，即具有停留时间分布的问题，工程上常用平均停留时间来表示。混合物，即具有停留时间分布的问题，工程上常用平均停留时间来表示。平均停留时间：以平均停留时间：以 来表示，其定义为反应器的有效容积与器内物料体积流速之比，来表示，其定义为反应器的有效

6、容积与器内物料体积流速之比，即即 。要注意区分上述三个工程上常用于表示时间的概念。要注意区分上述三个工程上常用于表示时间的概念。 tVtv6;.全混流反应器设计方程关联的参数有：全混流反应器设计方程关联的参数有：xA、(-rA)、VR、FA0 图解全混流反应器相关计算：图解全混流反应器相关计算： 注意：上图中矩形可求出出口转化率注意：上图中矩形可求出出口转化率xA或出口浓度为或出口浓度为CA所需空时，一定要明确上图黑所需空时，一定要明确上图黑点所代表的意义。点所代表的意义。 7;.3、设计方程式的应用、设计方程式的应用零级反应零级反应 AP (-rA)=k )0:(:)(000000的等分子反

7、应以上是注或或AAAAAAAAAAAARkCCCkxkCCkxCrxCQV8;.)1 ()1 ()()(:0000000AAAAAAAAAAAAAAAAAAxkxCCCkCCCCCCCx或将上式代入设计方程得若AAAAAxxCC110或9;.一级反应 AP (-rA)=kCA 对于任意A值 kCCkCCkkxkCCCxkCxCQVCCkCCCCxkxxrxCQVAAAAAAAAAAAARAAAAAAAAAAAAAAAR1111:)1 (0,)()()1 ()1 ()(00000000000或这时可以认为是恒容过程对于液相反应10;. 二级反应 AP (-rA)= 2AkC对于任意A值： 202

8、000200202200)1 (0)()()1 ()1 (AAAAAARAAAAAAAAAAAAAAAARkCCCxkCxQVCCkCxCCxkCxxkCxCQV对于11;. n级反应 AAAnAAAAxCkCCCC000A=0时nAAAnAnAoARkCCCxkCxvV010)1 (例 题nAArkC12;.例题例题工厂采用工厂采用CSTR以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在70下进行缩聚反应生产下进行缩聚反应生产醇酸树脂，实验测得该反应的速率方程式为：（醇酸树脂，实验测得该反应的速率方程式为：（-rA）=kCACB式中：式中：（-rA）-以已

9、二酸组分计的反应速率，以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k-反应速率常数，反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分别为已二酸和已二醇的浓度，分别为已二酸和已二醇的浓度，kmol.L-1 CA0、CB0均为均为0.004kmol.L-1若每天处理已二酸若每天处理已二酸2400kg，转化率为，转化率为80%，试计算确定反应器的体积大小。，试计算确定反应器的体积大小。 13;.解：根据解：根据CSTRCSTR反应器的设计方程可知，反应器的设计方程可知， 20030220(1)171 0.872347.234(1)1.97 60 0.0041 0.8RA

10、AAARAAVxQkCxQ xVLmkCx而间歇反应器所需的体积仅为：2.16m3 请思考：为何间歇釜式反应器所需反应体积要小得多？14;.4、间歇釜式反应器和全混流（、间歇釜式反应器和全混流（CSTR）反应器的比较：）反应器的比较：对于反应级数对于反应级数n0的反应的反应:间歇釜式间歇釜式BR：一次性投料，反应体系：一次性投料，反应体系A的浓度由的浓度由CA0逐渐降至逐渐降至CA(排料时排料时A的浓度），的浓度），反应速率随反应速率随 t 减小减小;全混流全混流CSTR：A的浓度由的浓度由CA0瞬间降至反应器出口浓度瞬间降至反应器出口浓度CA，故全混流反应器一直在，故全混流反应器一直在相当于

11、出口浓度的低反应速率下进行，相当于图中相当于出口浓度的低反应速率下进行，相当于图中B点点速率下进行。速率下进行。 15;.间歇釜式反应器所需反应时间： 0AACACAdCtr全混流反应器所需空时： = 面积CA0DBCA= 00AAAAAAACCCCCBCr全混流反应器的容积效率： 0 . 10的面积矩形曲线下阴影部分面积AADBCCABt说明容积效率可以用时间比空时的原因16;.对于对于n0的不可逆反应，的不可逆反应，CSTR的容积效率的容积效率均小于均小于1，这是由于，这是由于“返混返混”造成的稀释效造成的稀释效应使全混流的反应器的容积效率小于应使全混流的反应器的容积效率小于1，也就是说全

12、混流反应器的有效容积将是分批式，也就是说全混流反应器的有效容积将是分批式反应器的反应器的1/倍，但要注意间歇式操作的非生产性时间倍，但要注意间歇式操作的非生产性时间t0在计算在计算时并没有考虑，若考虑时并没有考虑，若考虑之，则之，则=（t+t0）/，有可能，有可能=t /小于小于1的情况，而的情况，而=（t+t0）/大于大于1，这是完全可，这是完全可能的。能的。17;.1、多釜串联、多釜串联CSTR反应器的特点反应器的特点如果由几个串联的全混流反应器来进行原来由一个全混流反应器进行的反应，则如果由几个串联的全混流反应器来进行原来由一个全混流反应器进行的反应，则外，所有外，所有都在都在下进行反应

13、，这下进行反应，这势必势必了混合作用所产生的了混合作用所产生的使过程的推动力得以提高。表现在：使过程的推动力得以提高。表现在： 若两者的起始和最终浓度及温度条件相同，则意味着生产强度可以得到提高（因若两者的起始和最终浓度及温度条件相同，则意味着生产强度可以得到提高（因平均反应速度提高了）；平均反应速度提高了）； 如果多釜与单釜具有相同的生产能力和转化率，多釜串联的反应器总容积必定小如果多釜与单釜具有相同的生产能力和转化率，多釜串联的反应器总容积必定小于单釜。串联级数越多，所需体积愈小，过程愈接近活塞流（于单釜。串联级数越多，所需体积愈小，过程愈接近活塞流（PFR）和分批式反应）和分批式反应器。

14、器。 18;.多釜串联反应器的设计方法多釜串联反应器的设计方法 解析法：解析法： 12iN设每个反应器的空时为设每个反应器的空时为i i，则总空时为：，则总空时为： Nii对任意对任意i i釜釜A A组分的物料衡算（恒容系统）：组分的物料衡算（恒容系统）：,1,0A iA iiiAiCCVQr将具体的速率方程代入上式，从第一釜开始逐釜计算下去。将具体的速率方程代入上式，从第一釜开始逐釜计算下去。 19;.各釜的容积与温度可以不同，如对于n级不可逆反应： ,1,110,0,1A iA iA iA iiinnniA iiAA iCCxxVQkCkCx若n=1，则： iiiAiAkCC111,将串联

15、的N釜设计方程左右分别相乘得： NNiiANAkkkkCC1111122110,ijijVVTT20;.constkkjijiNiNANiANAkxkCC111:11,0,或总容积为：V=NVi=Niv0例例 题题21;.例题例题8 在两釜串联的全混流反应器中，用已二酸和已二醇生产醇酸树脂，在第一釜中已二在两釜串联的全混流反应器中，用已二酸和已二醇生产醇酸树脂，在第一釜中已二酸的转化率为酸的转化率为60%，第二釜中它的转化率达到，第二釜中它的转化率达到80%，反应条件和产量如下：，反应条件和产量如下：速率方程式：（速率方程式：（-rA）=kCACB式中：式中： （-rA）-以已二酸组分计的反应

16、速率，以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k-反应速率常数，反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分别为已二酸和已二醇的浓度，分别为已二酸和已二醇的浓度，0.004kmol.L-1 若每天处理已二酸若每天处理已二酸2400kg，转化率为，转化率为80%，试计算确定反应器的总体积大小。，试计算确定反应器的总体积大小。22;.解：解：反应速率方程可转化为：反应速率方程可转化为：(-r(-rA A)=)=第一釜有效容积的计算第一釜有效容积的计算 由操作方程知：由操作方程知： 2AkC00112220010111020100012()(1)(1)(1)24

17、0024 146171 /0.004171 0.613601.97 0.0041 0.660AAAARAAAAAAARAAAARCCCxVxQrkCxkCxxVQkCxFQL hCVL23;.21102202:171 (0.80.6)1810(1)1.97 0.0041 0.860AARAAxxVQLkCx第二釜的有效容积也是由操作方程得总有效容积：VR=VR1+VR2=3170L。很明显，达到相同转化率时，两釜串联的有效容积要比单釜（很明显，达到相同转化率时，两釜串联的有效容积要比单釜（7230L7230L）的要小得多，）的要小得多，为什么？请思考！为什么？请思考！ 例题9：见陈甘棠教材P6

18、2例3-4-1（全混釜与间歇釜的比较） 24;.若为等温恒容反应，且反应器的各釜容积相等，则设计方程可改写为：若为等温恒容反应，且反应器的各釜容积相等，则设计方程可改写为： 1,0,0)(iAAiAAiAxCxCr上式表明：上式表明： 若第若第i釜的进口转化率釜的进口转化率xA,i-1一定时，一定时， 其出口转化率其出口转化率xAi与与(-rA)i呈直线关系，其斜率呈直线关系，其斜率为为 ，截距为，截距为 。出口转化率不仅要满足物料衡算式（设计方程），而且还要出口转化率不仅要满足物料衡算式（设计方程），而且还要满足动力学方程式，若将上两关系绘于满足动力学方程式，若将上两关系绘于 xA (-rA

19、) 坐标系中，则两条线的交点所对应的坐标系中，则两条线的交点所对应的 xA 值即为该釜的出口转化率。值即为该釜的出口转化率。 0AC0,1AA iCx设计方法图解法图解法 iiiAiAkCC111,25;.具体步骤如下：具体步骤如下：根据动力学方程式或实验数据作出根据动力学方程式或实验数据作出xA(-rA)曲线曲线MN； 按式按式 作第一釜的物料衡算线，交点作第一釜的物料衡算线，交点P1P1即为第一釜即为第一釜出口转化率出口转化率x xA1A1。 00,1()AAA iA iA iCCrxx因各釜体积相等，所以空时也相等，则各釜的物料衡算线的斜率一致。所以第因各釜体积相等，所以空时也相等，则各

20、釜的物料衡算线的斜率一致。所以第二釜的物料衡算式可以从点二釜的物料衡算式可以从点xA1作平行于第一釜物料衡线交于作平行于第一釜物料衡线交于MN线于线于P2，其横，其横坐标即为第二釜的出口转化率坐标即为第二釜的出口转化率xA2。 依此类推，一直到第依此类推，一直到第N釜出口转化率釜出口转化率xA,N等于或大于所要求的转化率等于或大于所要求的转化率xAf为止。则为止。则所得斜线数目即为反应器釜数。所得斜线数目即为反应器釜数。 26;.xA-rAONMP1P2P3P4xA1xA2xA3xA4xA-(-rA)动力学线动力学线第二釜物料衡算线第二釜物料衡算线斜率：斜率：CA0/xAf27;.若给定釜数，

21、可以用此法作图，最后直接读出串联反应器中若给定釜数，可以用此法作图，最后直接读出串联反应器中A的最终出口转化率的最终出口转化率xAN。 若已知釜数若已知釜数N和最终的出口转化率和最终的出口转化率xAN, 可以用试差法确定反应器的总有效容积或体积可以用试差法确定反应器的总有效容积或体积流量流量v。即假定一直线的斜率，从开始作图，如最后一釜的出口转化率与要求的不。即假定一直线的斜率，从开始作图，如最后一釜的出口转化率与要求的不符，则另假设一斜率，直到符合为止，然后求出直线的斜率，进而求出符，则另假设一斜率，直到符合为止，然后求出直线的斜率，进而求出，及，及VR或或v。 若串联的各釜体积不等，则斜率

22、亦不同，但也可采用此法进行计算最终出口转化率。若串联的各釜体积不等，则斜率亦不同，但也可采用此法进行计算最终出口转化率。 28;.注：注： 优点：优点：xA(-rA)可以由动力学方程式直接绘出可以由动力学方程式直接绘出MN，也可由实验数据描出，也可由实验数据描出MN，对，对于非一级反应，均可不用较繁锁的解析法，而采用图解法。于非一级反应，均可不用较繁锁的解析法，而采用图解法。 缺点：只有当反应的速率方程能用单一组分的浓度来表示时才能画出缺点：只有当反应的速率方程能用单一组分的浓度来表示时才能画出xA(-rA)曲曲线，因而才能用图解法。对于平行、连串等复杂反应，此法不适用。线，因而才能用图解法。

23、对于平行、连串等复杂反应，此法不适用。 29;.图解法的变种：图解法的变种： 若把第i釜的物料衡算式可写成： 1,1,11iAiAiiAiAiiACCCCr根据反应动力学方程式绘出动力学线CA(-rA)； 从CA0开始，按下图所示方向逐个求得CA0、 CA1 CAN，直到CAN满足要求。注若体积不相等，则引斜线的斜率是不一样的。为什么？注若体积不相等，则引斜线的斜率是不一样的。为什么？ 30;.-rAOP1P2P3P4CA0CA-(-rA)动力学线第1釜物料衡算线斜率：-1/ CACA1CA2CA3CA4原理方法是一样的，还是不适合于复合反应场合。 CAf31;.例题例题10 由例由例2所给的

24、数据，用图解法确定四釜串联反应器中用已二酸和已二醇生产醇酸树脂所所给的数据，用图解法确定四釜串联反应器中用已二酸和已二醇生产醇酸树脂所需反应器的有效体积。需反应器的有效体积。 速率方程式：（速率方程式：（-rA）=kCACB式中：式中： （-rA）-以已二酸组分计的反应速率，以已二酸组分计的反应速率，kmol.L-1.min-1 k-反应速率常数，反应速率常数，1.97L.kmol-1.min-1 CA、CB-分别为已二酸和已二醇的浓度，分别为已二酸和已二醇的浓度，0.004kmol.L-1 若每天处理已二酸若每天处理已二酸2400kg，转化率为，转化率为80%，试计算确定反应器的总体积大小。

25、，试计算确定反应器的总体积大小。32;.解：解： 先画出动力学曲线先画出动力学曲线 由动力学方程可知：由动力学方程可知：hLkmolxxxkCkCCkCrAAAAABAA./11089. 11004. 06097. 1123222202列表：列表： XA00.10.20.30.40.50.60.70.80.9(-rA)10-31.891.531.210.930.680.470.300.170.0750.019绘出动力学线绘出动力学线MNMN。如下图：。如下图：33;.00.20.40.60.811.21.41.61.8200.20.40.60.81xA-rA*10-334;.由操作方程：由操作

26、方程：可作出各釜的物料衡算线，通过试差法使第四釜的出口转化率等于可作出各釜的物料衡算线，通过试差法使第四釜的出口转化率等于0.80。试差结果：试差结果：x1=0.47、x2=0.66、x3=0.75、x4=0.8011 ,1 ,1 ,11 ,11AAiAAiiACCCCr斜率：斜率： 331017. 147. 01055. 0AAxr33034. 2585458542. 317142. 31017. 1mLNVVLvVhCiRiA35;.36;.思考思考 1. 用一个大反应器好还是几个小反应器好用一个大反应器好还是几个小反应器好?（Vr最小最小) 2. 若采用多个小反应器，是串联好还是并联好？

27、若采用多个小反应器，是串联好还是并联好？ （Vr最小最小) 3. 若多个反应器串联操作，则各釜的体积是多少？若多个反应器串联操作，则各釜的体积是多少？或各釜的最佳反应体积比如何？或各釜的最佳反应体积比如何？连续釜式反应器的串联与并联连续釜式反应器的串联与并联37;.连续釜式反应器的串联与并联连续釜式反应器的串联与并联AfAAfAxxcc00度从如使用一个反应器，浓)(1)(00AAARrccQV 面面积积ABCD0QCBAB0Q 38;.)(1)(000AAAfARrxxcQV面积DCBAcQA0039;.如用两个反应器串联来进行如用两个反应器串联来进行cA0cA1cAf 或或 xA0 xA1

28、xAf11)()()()(01001001AAxAAAAcAAARrxxcQrccQV第一个反应器：11)(1)()(1)(010100AAxAAAAcAAArxxFrccQAfxAAAfAcfAAfARrxxcQrccQV)()()()(110102第二个反应器：AfAfxAAAfAcAAfArxxFrccQ)(1)()(1)(101040;.图解法图解法面积第一个反应器101SQVR) 321()(1)(0000SSSQrccQVccAfcAAfARAfA如只用单一反应器总可见：RRVV面积第二个反应器202SQVR面积面积反应器总体积21021SSQVVV：RRR正常动力学正常动力学41

29、;.以转化率形式计算：以转化率形式计算：202101SFVSFVARAR)21(0SSFVA总) 321(0SSSFVAR单一反应器用多段比单段好同样RRVV 42;.反常动力学反常动力学0AAkcr增大下降下降增大下降增大AAAAAArrxcrc1面积)()(1)(3100101SSFrxxFVAxAAAARAF第一段：第二段：面积20102)(1)(SFrxxFVAxAAAfARAF)(321021SSSFVVVARRR总43;.AfAxx0如用多反应器)()(1)(21000SSFrxxFVAxAAAfARAf所以用单段比多段好大可见单总3SVVRR44;. CSTR CSTR的并联：的

30、并联：210QQQ并联操作：AfAAAfAAxxxccc2121一般要求：AfxAAfARrxQcV)(1)0(101AfxAAfARrxQcV)(1)0(20222112121QVQVQQVVRRRR21空时并联操作要求有相同的45;.正常动力学，转化速率 随XA增加而降低。多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。)(AR对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积减小。对于正常动力学，串联的釜数增多，则总体积减小。( (但操作复杂程度增大，附属设备费用增大）但操作复杂程度增大，附属设备费用增大）反常动力学，转化速率 随XA增加而增加。单釜的反应体积小于串联釜的总体积。)(AR连续釜式反应器

31、的串联与并联连续釜式反应器的串联与并联1.1.图解分析图解分析 小结小结46;.2. 2. 串联釜式反应器的计算串联釜式反应器的计算连续釜式反应器的串联与并联连续釜式反应器的串联与并联0Q0iC1 iC2iC1ipC1iNCiNCipC1rV12rV2rpVprNVN 串联釜式反应器串联釜式反应器假设：假设：各釜体积相同，且各釜的进料各釜体积相同，且各釜的进料可近似认为相等，可近似认为相等，则各釜的空时则各釜的空时 相等。相等。 各釜操作温度相同，则各釜的各釜操作温度相同，则各釜的速率常数速率常数 k k 相等。相等。)(R)()R()(10010ApApApApAApApAprpXXXcQc

32、cQV对第对第P P釜作组分釜作组分A A的物料衡算：的物料衡算：47;.AAkcr 如为一级不可逆反应PPAAPARPkcccQV)(101110PPPPPAAAAARPPcccccQkVkPPAPAAPPAPkcccck1111nAnAnAAAAAAkccnPkccPkccPkccP111131121111323212101各式两边相乘nAnAnAAAAAAkkkkcccccccc111111113211231201PNPAAnkcc111048;.相同等温时后当各kVRinnVVV2121时：NPAAnkcc)1 (10NPAAnkcc)1 (0NPAAnAAnAAnkcccccx)1

33、(111000AnNPxk1)1 (1NPAnkx)1 (11PN总49;.五五. .串联全混釜各级体积最佳分配串联全混釜各级体积最佳分配即：在釜数及最终转化率已规定情况下,为使总的反应体积最小,各釜反应体积存在一个最佳比例。.12121010021ANANANAAAAAAXXXXXXArNrrrcQVVVVRRR 对单一反应，总反应体积为：对单一反应，总反应体积为：1, 2 , 1 , 0NiXVAir据此求得各釜的转化率，从而求得 此时 最小。rpVrV50;.AixAAiAiANiRiRrxxcQVV)(1000AixAAiAiANirxxcQ)(10100AiRxV求：00111101

34、)()()(AAiAAiAiAiAAiAiAAAAAiAiRcQxrxxxrxxxrxxxxV111)()(AiAAiAiAiAAiAiAixrxxxrxxx11)(1) 1()(1)(1AixAAiAiAiAixAAiArxxxrxr)(1)(1)(111AiAiAixAxAxAxxxrrrAiAiAi）（ 1)2 , 1(0ni 51;.2)1 (11)1()1 (1)(1)1 (2000AiAAiAiAAiAAiAAAAAxkcxxrxkcxrxkckcr：反应为一级不可逆反应）代入（各室等温时：1)2(21kkkkn0)1 (11)()1 (1)1 (1201100AiAAiAiAiA

35、AiAxkcxxxkcxkc)1)(1 ()1)(1 ()1 (1)1 (101101201AiAiAAiAiAiAiAAiAiAiAAiAixxkcxxxxkcxxxkcxx001010100)1 ()1 (AAiAAiAiAiAAiAiAcQxkcxxxkcxxcQ1RiRiVV段体积相同。欲使总体积最小，使个52;.小结：串联釜式反应器进行小结：串联釜式反应器进行 级反应：级反应：单釜优于串联釜，积。串联总体积等于单釜体，各釜体积依次减小。，各釜体积相等。，釜在前，大釜在后。各釜体积依次增大，小， 0 0 10 1 153;.222111BAQBAPcckrQBAcckrPBA22211

36、1BABAQPAcckcckrrr222111111)()(BABABAAPPAAPPAcckcckcckrrrrrrS21212111ABkcck),(TCfSp可见：122211EERTkAekA釜式反应器中复合反应的收率与选择性釜式反应器中复合反应的收率与选择性54;. 当E1E2时.T(k2/k1)SP 当E1E2时. T(k2/k1) SP 当E1=E2时.与温度无关虽然当E1E2时. T(k2/k1) SP实际反应器中仍多用较高温度，以提高反应速率所以对全混釜存在一个Topt该温度下SP较高产量较大。a.温度影响：温度影响：55;.b.b.浓度的影响浓度的影响后如串联大釜在前小釜在

37、单全混釜选择：浓度宜低时. 2. 1.1212ScciA如多釜串联小前大后间歇釜选择：浓度宜高时. 2. 1.1212ScciiA连续加料间歇，选择半连续，低浓度高浓时BABAScciiiA.121256;.4.4.连串反应：连串反应： 设全混釜中进行一段不可逆反应设全混釜中进行一段不可逆反应 APQ APQ101001)(.kccckccQVAAAAAAR衡算PAPRckckcQVP210.衡算0210210121011APqAPPAPPAPRcckkkccckkckcckckcQV)1)(1 (2110kkkccAP)1)(1 (211kkkYPf57;.212110)1)(1 (kkkk

38、kdddYoptPf解出：2122211212211211211max) 1(1)()1)(1 (1)1)(1 (kkkkkkkkkkkkkkkkkYoptoptoptPf2112221max)(kkkkYkkkBP间歇釜：368. 01max21tYkkBP时，可导出来（全混）间）等温时：maxmax(MPBPYY58;.七七. .全混流反应的定态操作（热稳定性）全混流反应的定态操作（热稳定性）定态：全混釜温度不随时间变化定态：全混釜温度不随时间变化 非定态：非定态：T T随时间变化随时间变化 定态：非定态是一个变温过程：定态与非定态温度可由物料衡算热量衡算给出定态：非定态是一个变温过程：定

39、态与非定态温度可由物料衡算热量衡算给出T T但定态可不是唯一即有多个温度可满足物料，热量衡算要求：但定态可不是唯一即有多个温度可满足物料，热量衡算要求：全混釜能量变化：全混釜能量变化：（1 1）. .流体进入流体进入CSTRCSTR由由T T00T T变化发生的内能的变化变化发生的内能的变化（2 2）反应器与环境）反应器与环境（3 3）发生化学反应产生的热效应）发生化学反应产生的热效应59;.( (流体流体T T0 0TT内能变化）内能变化）+ +（化学反应热效应）（化学反应热效应） = =物质与环境交换热物质与环境交换热 反应物系内能变化反应物系内能变化 物系与环境热交换物系与环境热交换)()()()(000TTUAVHTTcQchrATrptR1.1.连续釜式反应器的热量衡算式连续釜式反应器的热量衡算式定态操作热量衡算式为：定态操作热量衡算式为：HqqH)()()(0000TTUAXcHTTcQchAATrpt下热效应（：壁传热系数：传热面积：物料温度平均热容环境温度进料温度0000:):THUATTcTTTrptc60;.ptTrAAcHXcTT0)