化学反应工程（第二版）反应器的热稳定性与参数灵敏性

1、第九章反响器的热稳定性与参数灵敏性1连续流动反响器一般按定常态设计，但反响器的操作并不总是稳定的。流量、浓度、温度等随时都在发生着变化。本章讨论一旦某些操作参数发生变化，反响器是否还能在接近设计条件下操作；这些参数的变化，是否影响了反响器的平安运行。2全混流反响器的热稳定性由于全混流反响器参数均一，计算简单，以此为例讨论反响器的热稳定性。3可以用来推算到达一定转化率所需要补充或移走的热量。4一级不可逆放热反响：5678只有两条曲线的交点才满足方程。即左侧右侧相等两条曲线交于N、P、M三点。分别讨论：M点：产热速率和移热速率都低P点：产热速率和移热速率中等N点：产热速率和移热速率都高稳定性问题：

2、体系受到扰动后自行恢复的能力。9如果一个操作点在受到扰动后能自行恢复，称为稳定操作点。否那么称为不稳定操作点。N点：当某一随机因素使温度升高到TE，此时，移热速率大于产热速率，温度将下降；假设温度降低至TD，此时，产热速率大于移热速率，温度将上升，最后稳定在TN。因此，N点是稳定操作点。同理，M点也是稳定操作点。而P点正相反，温度升高时，产热速率大于移热速率，温度下降时，移热速率大于产热速率，受到扰动时，温度或者上升到N点，或者下降到M点，因此，P点不是稳定操作点。10从数学上看，NM和P点的区别为：11进料温度与反响器操作温度的关系进料温度在TA与TD之间，存在两个稳定操作点。12管式反响器

3、的稳定性与参数灵敏性热稳定性：返混很小的管式反响器，任何一个局部发生扰动，必然引起局部的温度变化，而温度变化只会影响反响器的下游，不会影响到反响器的上游。有良好壁面传热的管式反响器主要的传热方向是径向，轴向传热可以忽略。稳定性问题是由径向温度分布所引起。13通过拟均相二维模型讨论：仅考虑径向热量传递时可以简化为：边界条件：推导目的：通过上式求出管式反响器热稳定性条件和最大管径14 15将以上结果代入到简化了的方程中去：1617以上方程在2时无有限解，说明当2时反响器的操作是不稳定的。18径向最大允许温度差：基于=2，解得=1.37，意为在稳定的前提下， max=1.37，即：19床层最大直径：

4、为单位床层体积内放出的热量，称放热强度。那么：20讨论：1 由床层最大允许温差条件，壁温不能太低，否那么允许温差太小。2 由最大床层直径条件，放热强度增加，允许床层直径变小，但床层直径还受催化剂颗粒直径和反响器压降限制，不能过小，因此，在必要的情况下，有时对催化剂活性进行限制。21反响器的热点和操作的平安性反响器的轴向温度分布，对于放热反响，可能存在热点。由一维拟均相平推流模型：如果反响放热与壁面传热相等，反响器轴向将没有温度变化。22即dT/dl=0如果放热量大于移热量，那么dT/dl0，温度沿轴向升高，反之温度下降。如果放热量急剧增大，而热量又不能迅速移走时，将发生温度的失控，称飞温。飞温通常发生在：1入口浓度急剧增高；2入口温度急剧增高；3冷剂流量变小；4冷剂温度增高等。2324飞温可能会造成严重事故催化剂烧结，燃烧，爆炸等。产生爆炸的原因：1反响体积急剧膨胀造成压力猛增，超过设备能够承受的压力；2局部超温，使设备强度下降，在正常操作压力下爆炸；3超温造成设备应力增大；4设备腐蚀造