工业反应过程及反应器PPT学习教案

1、会计学1工业反应过程及反应器工业反应过程及反应器2SRBAsrba第1页/共148页3SRBAsrba0SRBAsrba第2页/共148页4分）的计量系数写为分）的计量系数写为1。3222SOO2SO322SOO21SO第3页/共148页50SRBAsrbaI0IInn 第4页/共148页6II0I nn第5页/共148页7A0A0AAAnnnAx组分的起始量组分量转化了的第6页/共148页8第7页/共148页9A0AAnxI0II nn0AAA0Annnx第8页/共148页10AA0AI0IIxnnnAA0A1xnn第9页/共148页1113smmoldd1tVr第10页/共148页1213

2、AAsmmoldd1tnVr第11页/共148页134D3C2BA对于反应 以反应物以反应物B为基准定义的反应速率为：为基准定义的反应速率为： 以反应产物以反应产物C为基准定义的反应速率为：为基准定义的反应速率为：13BBsmmoldd1tnVr13CCsmol.mdd1tnVr第12页/共148页14 DCBA413121rrrrIIrrIIrr 第13页/共148页15率的影响。第14页/共148页16第15页/共148页17度上，符合阿累尼乌斯关系。度上，符合阿累尼乌斯关系。SRBAsrba13BAcAsmmolnmcckr第16页/共148页18RTEkkec0c第17页/共148页1

3、9小数，甚至是负数。小数，甚至是负数。第18页/共148页20nmckctnVrBAAAdd1第19页/共148页21A0AAAddkctcrAA0A11lnlnxcckt第20页/共148页222AAddkctcAA0A0AA1111xxccckt0A211kct 第21页/共148页23第22页/共148页24lnktCCAA0ln第23页/共148页25步骤，直到得到直线为止。步骤，直到得到直线为止。第24页/共148页26第25页/共148页27TREkkekkRTE1lnln00第26页/共148页28第27页/共148页29第28页/共148页30tcddAnkctcAAddAAl

4、nlnddlncnktc第29页/共148页31tcddlnAAlnc第30页/共148页32第31页/共148页331b1r1out1insmolAsmolAsmolAsmolAFFFF量的积累元中物料单位时间内体积量物料元中反应消失的单位时间内体积量体积元的物料单位时间排出量体积元的物料单位时间进入broutinFFFF第32页/共148页34间。t第33页/共148页350RVV第34页/共148页361R0VhVVS1RNOVhVVS式中式中VNO为进口流体在标准状态（液体为，为进口流体在标准状态（液体为，气体为，气体为，0.1013MPa)下的体积流率。下的体积流率。第35页/共14

5、8页37第36页/共148页38留时间不同留时间不同的物料之间的均匀化过的物料之间的均匀化过程，称之为返混。程，称之为返混。第37页/共148页39第38页/共148页40第39页/共148页41第40页/共148页42第41页/共148页43第42页/共148页44用下其参数（温用下其参数（温度及浓度）各处度及浓度）各处均一均一。第43页/共148页45出料时间、清洗时间、加热（或冷出料时间、清洗时间、加热（或冷却）时间等。却）时间等。第44页/共148页46的积累量物料中单位时间内的量消失的物料内反应单位时间的量的物料单位时间排出的量的物料单位时间进入AAAARRRRVVVV1ARAsmo

6、ldd00tnVr第45页/共148页471A0ARAsmolddtxnVrAr0RAAA00rddxtVrxntt第46页/共148页48A0AA1xccAA0AAA0AAA0rddccxrcrxct第47页/共148页49第48页/共148页50A0AAA0rdxrxctttVVCFVr0RA0AR或第49页/共148页51RRVV第50页/共148页52132AAminmkmolkcr1133minkmolm1097. 1k第51页/共148页53第52页/共148页54AfAf0A02A2A0AA00AAA0r111ddAfAfxxkcxkcxcrxctxxh10. 26015 . 0

7、15 . 041097. 113rt第53页/共148页5510Ahkmol684. 0146242400F130A0A0hm171. 04684. 0cFV第54页/共148页563t0Rm63. 15 . 9171. 0tVV3RRm17. 275. 063. 1VV第55页/共148页57第56页/共148页58应器，列管固定床反应器等，常可应器，列管固定床反应器等，常可按平推流反应器处理。按平推流反应器处理。第57页/共148页59第58页/共148页60第59页/共148页61AR0AA00ARddxVrxFVA0AA0A0ARdxrxcFVA0AA0A0RdxrxcVV第60页/共

8、148页62A0AA1xcc2A1AAA0RdccrcVV第61页/共148页632A1AAA0A0RdxxrxcVV222AAA0A02A20AA0A0R111dxxkcxkcxcVVx33Rm45. 16018 . 018 . 041097. 1171. 0V3Rm26. 3V第62页/共148页64第63页/共148页65第64页/共148页66SRBAsrba0SRBAISRBAIAIA第65页/共148页6702312C3BA2A第66页/共148页68应，反应体积不变。应，反应体积不变。第67页/共148页69001AAAAxxxVVV第68页/共148页70AA0Ay000tAA

9、nnynA0：开始时组分：开始时组分A的摩尔数，的摩尔数，nt0 ：开始时所有组分总的摩尔数：开始时所有组分总的摩尔数第69页/共148页71AAA0AAII0AA0A0AAI0III11xxccxVxnnVncAAA0AA11xxcc第70页/共148页72第71页/共148页732113AA0AA0Adxrxc第72页/共148页7430R1313008 . 00AA8 . 00AAA8 . 00AAA0AA0A8 . 00AA0A0AA0Am4 .381587. 08 .241sm1587. 0hm2 .57140018515.273314. 85 . 0/30s8 .2411ln210

10、0d1110011dddAVVpRTFVxxxxxxxkcxckcxcrxcx第73页/共148页75330天计天计)第74页/共148页76CBAHHCHC242621111117Bskmol175. 0kmolkg28hs3600dh24ad330akg1014F第75页/共148页771ABA0skmol219. 08 . 0175. 0 xFF11000110010001100314. 8103 .347K110010001100100011001000011000K1000K11000s23. 3e0725. 0eeee3kkkkkkkRERERERTE第76页/共148页78111

11、11A111AA0Ay1333000A0sm34. 3106001100314. 810219. 0pRTFV第77页/共148页7938 . 00AAR8 . 00AAA8 . 00AAA08 . 00AAAA0A000AA0A0R0AA0A0Rm50. 21ln203. 1d1123. 334. 311d11dddAAxxVxxxxxkxVxxkcxcVkcxcVVrxcVVAxx第78页/共148页80第79页/共148页81第80页/共148页82AAR0AAAAA00AA0AA00R1d1ddxxAVxrxcxVrxFVVtA0AA0AdxrxcR0RdVVVt由FA0dxA=-rA

12、dVR (1.4-13)和V=V0(1+AxA) (1.4-19)，得：第81页/共148页83浓度都是相同的。浓度都是相同的。第82页/共148页84第83页/共148页85的积累量物料中单位时间内的量消失的物料内反应单位时间的量的物料单位时间排出的量的物料单位时间进入AAAARRRRVVVV0RfAAfA1VrFF第84页/共148页86RfAA1AfA0VrxxFfA1AAfA0RrxxFVfA1AAf0A0RrxxcVVfAAfA1rcc第85页/共148页872A2A0A1xkcr110Aminkmol0114. 0hkmol684. 0F130hm171. 0V第86页/共148页

13、882A20A1AAf0AR1xkcxxFV3223Rm23. 78 . 0141097. 18 . 00114. 0V3223Rm6 .329 . 0141097. 19 . 00114. 0V第87页/共148页89反应速率下降所致。当转化反应速率下降所致。当转化率增加时，所需反应体积迅率增加时，所需反应体积迅速增加。速增加。反应器有效容积平推流反应器间歇釜式反应器全混流反应器xA=0.81.45 m32.17 m37.23m3xA=0.93.26 m34.56 m332.6 m3第88页/共148页90第89页/共148页91不相同。这就造成了同一个不相同。这就造成了同一个反应发生在不同

14、反应器中会反应发生在不同反应器中会有不同的结果。有不同的结果。第90页/共148页92在相同的进口（初始）条件和反在相同的进口（初始）条件和反应时间下，就应该得到相同的反应时间下，就应该得到相同的反应结果。应结果。第91页/共148页93第92页/共148页94第93页/共148页95A0nAAA1nA0Pd111AxxxkcxnAAAnAnAAAxxkCkCdtdnVr)11(10第94页/共148页96二式相除，当初始条件和反应温度相同时：二式相除，当初始条件和反应温度相同时：A0nAAAnAAAApRmRpmd1111AxxxxxxVVx对于全混流反应器，在恒温下进行，其设计式对于全混流

15、反应器，在恒温下进行，其设计式为：为： nAAA1nA0Am11xxkcx第95页/共148页97A0AA0A0RdxrxcVV第96页/共148页982102012R1R:VVVV第97页/共148页99第98页/共148页100 niixxxirxrxFVFVAA1A0AAAAA0R0ARddN个平推流反应器串联操作，其总体积个平推流反应器串联操作，其总体积VR与一个具有体积为与一个具有体积为VR的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。第99页/共148页101第100页/共148页102n小于单个全混釜达到相同转小于单个全混釜达到相同转化率化率xA

16、N操作时的空间时间操作时的空间时间iiVV0RiiiiiiirccrxxcAA1AA1AA0AN21)()(00ANAANArxxC第101页/共148页103由于釜与釜之间不存在返混，故总的返混程度小于单个全混釜的返混。第102页/共148页104210A21A2A2A2A1A210A1A1A1A0A11111kkckcckccckcckcccN10AAN1iikcc第103页/共148页105N0AAN1ikccNAN111ikxiiiikckc24111AA0RiVVi00AANACCCxAN =第104页/共148页1068 . 0mkmol4hm171. 01097. 1Af3B0A

17、0130BA3AxccVccr第105页/共148页107ncA4=0.824 kmolm-33Af0A4Amkmol8 . 08 . 0141xcciiiikckc24111AA第106页/共148页1083R30Rm15. 2537. 04m537. 014. 3171. 0VVVii第107页/共148页109第108页/共148页1102A21A1AAddnnckcktCr第109页/共148页1111A1PPddncktcr2A2SSddncktcrtkkecc210AAtkkeckkkc2110A211Ptkkeckkkc2110A212S第110页/共148页112一级平行反应浓

18、度分布图一级平行反应浓度分布图第111页/共148页113第112页/共148页114PBA111pbakSBA222sbak11BA11Abacckr22BA22Abacckr第113页/共148页1150AA0AAAAnnnx物质的量加入系统中物质反应掉的量在系统中PSA0AP1AA0PAPAAnnnpannnS的量在系统中反应掉的的量消耗的在系统中生成目的产物第114页/共148页1160AP10APAAAnnpanny物质的量加入系统中的量消耗的在系统中生成目的产物PASxy 第115页/共148页117的消耗速率在反应过程中同一瞬时的速率生成目的产物消耗在反应过程中某一瞬时APAS

19、2A1A1APrrrS第116页/共148页1180AAAPA0APd1nnnSnnSPPSS AN0AAN1ANPN2A1AP21A0A1PPccccSccSccSS0AAAPA0APd1CCCSCCS第117页/共148页119A0APPccSc第118页/共148页120 121221BA10202A1A1AP11bbaaRTEEccekkrrrS第119页/共148页121能低，则应降低温度能低，则应降低温度。第120页/共148页122第121页/共148页123第122页/共148页124第123页/共148页1252A2SA1pSAPAckrckr付产物目的产物第124页/共14

20、8页12632AA0A0R3A0APP22A2A1A1AP1PPm7 .255 . 05 . 15 . 015 . 45mkmol57. 25 . 05571. 0%1 .579 . 0155 . 19 . 01519 . 0151rccVVccScckckckrrpaSS第125页/共148页127A0APPccSc0AAAPA0APd1CCcSccS0AAAPPdcccSc第126页/共148页12830AAA0A0RAAAAA0RA0APP3A0AAAAA12A2A2A1A1Pm61. 35 . 115 . 11lnln5 . 11dd%3 .235 . 0505. 1mkmol05.

21、15 . 05 . 1155 . 11ln5 . 115 . 115 . 11ln5 . 11d5 . 111d11d0AA0AAA0A0AA0AAccccVVcccrcVVcccScccccckkcckckckccccccccccc第127页/共148页1292A2A1A1A1A0A2A1A22A22A12A11A0A21A21A11A12A2P1AP1P5 . 115 . 11ccccccccckckckccckckckcScSc0dd1APcc第128页/共148页13032222A22A12A1A021A21A11002R1RRP3m5 .105 . 05 . 15 . 015 . 0

22、91. 1591. 15 . 191. 1191. 155%7 .355 . 0561. 1mkmol61. 15 . 05 . 115 . 091. 191. 15 . 1191. 15ckckccVckckccVVVVScAAP第129页/共148页131SPA21kk第130页/共148页132A1AAddcktcrP2A1PPddckcktcrP2SSddcktcrtkecc10AA第131页/共148页1330dd10A1P2Ptkeckcktctktkeekkkcc122110APtktkekekkkcc2112210AS11t=0时，时，Cp=0)第132页/共148页134tkecc110AStkecc210AS第133页/共148页135第134页/共148页1361212optlnkkkkt12221A0maxPkkkkkcc第135页/共148页137SPA21spakkApPrrpaSAP1020A1P2