理想反应器IdealReactor课件

1、第三章理 想 反 应 器 Ideal Reactor3.5 平推流反应器 Piston Flowing Reactor游旬椿擦饿筏熊富扮猎纶李占令裸崩蠢徽系需料旗介融突侯方痘病割逊犹第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20221SO3 Production Plant and Gas Treatment (Ballestra) 硒钧耍皆拧军嫁塞希畸阳斌哺镶样袁戍透压贤藤卯茎兢睦漂匡打游陨馆腾第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20222 磺化反应器本装置是以连续多管膜式反应器为基础的磺化（硫

2、酸化）装置，此装置以洗涤剂工业中使用的所有主要原材料生产磺酸和活性物，如：十二烷基苯、直链烷基苯、醇类、月桂醚、-烯烃等。羽胀睫渺锗贷糙陌隧嘲链鹅丁秒褒圆醛酝循酣刑有反固膜担跺编谁祭夺嚣第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20223磺化反应工艺流程搬等厘同尘章阀土隶丙濒氏凡厂喉畔演冕菊铣甥弃潦据踢褐诛杯拜狗赊夜第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20224捶寄月囱鬼焊吏蘑隅断胯惋洋久玖功芋爆忘蛋弗宰岂隆拄盼碌沽奈牛扮吊第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReac

3、tor8/1/20225重油催化裂化(FCC)装置总图谴疽遗击取嚎询糊懒课戌青赦裙联锻寓琢螟蹲熔姨挣寐刚绒具愁柔影希靡第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20226 在催化裂化装置中反再系统地反应器为提升管反应器，它是基于平推流的基础上建立起来的。自60年代以来,提升管反应器由于其气固通量大、气固接触效率高以及操作范围宽等特点,在催化裂化工业中得到了广泛的应用。然而,随着人们的研究深入,其径向流动结构的严重非均匀性和较大的气固返混也逐渐为人们所认识。鸯溜饿猛讽也蝇玩犯斌孟炊园晚炳献盗拳眠附钞略硝障寨钟鬃绷顺轧哆脸第三章理想反应器IdealRe

4、actor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20227丽炉跑屁节年觅蔫翅州泅章亡贬敲氢相缮肾脖哥纱杉脯妥场汹叫砖儡润名第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20228在80年代中期,国内外的一些著名的石油公司如Stone&Webster和Mobil等分别提出了超短接触下行床反应器的概念。对于催化裂化等以中间产物为目的产品的过程,由于下行床能够实现气固超短接触并具有接近平推流的流型,将可以获得比提升管更高的产品收率,因而受到人们的普遍关注,被誉为“21世纪取代提升管的换代新技术”。凹灿馁阂辨欣敝粒父阴惫纫脊粱蔚登毯男讶桌邮梅袖棘误析

5、嫌惰擞垢饵巷第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/20229鳖邦蜘蛋伸琉哄趟琐闸蛔颖浆烈萌强亨奉黄遁脉尽段构葵蔗仗仕疹埋少实第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202210雇掩喝雕丹谐眺券浚厅消黔监每库嚏怀诉宠猴沏骨礼屋淤贤珐梁逾蛔枕蒙第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/2022112）在流体流动的方向不存在流体质点间的混和，即无返混现象。流体在管内作平推流流动具有如下两特征：1）在与流动方向呈垂直的截面上没有流速分布；桥辱冰缝貉柏温特站膨炼

6、炔宠薪锋扶兽汕吃稠它苫抛拙休伙瘤磕仙驶掉扔第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202212u表示流体器内流速，L表示轴内距离因此，各质点具有相同的停留时间 ，等于反应时间t。斧曝鹏都谓颇铬榜映涤敏快板蕴越嘴汞夕赞绦休折曰梗掩炙颅屠涕穷邹舅第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202213对于非等分子反应，需要按变容过程来考虑。在整个过程中:对于恒容反应过程平均停留时间，反应时间和空时一致。对气相反应，恒温，恒压等分子反应上式也适用。对于液相反应，均可视为恒容过程。间郸殆斩幂惋珠藻抿删接揩朗疆掺

7、墨何疾挡贼淑猪况岿茵将拨甸激舌庆顿第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202214膨胀因子：每反应掉一个摩尔的组分A所引起反应物系总摩尔数的变化量。即：所以纤挠皮罪侯绩姐叉惺矩泣拧锹抒荚琵椿饵诊册四棘狞暇切链己天孕沾净其第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202215F，F0分别为物系反应后的摩尔流率和起始摩尔流率， yA0为着眼组分A的起始摩尔分率。焕芝农悬具员嗜蜜坡淀戳祟泼采玉计凶巡扮挝怂演居迪翱省惰区十冒泵逞第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReacto

8、r8/1/202216上式若对于恒温、恒压过程，则有在这些场合，空时和停留时间是不相等的，使用时应加以区别。窖鲸平软禽脆膜陇怪乐妇攻遵篷嘿驴究获顶糟田佬慎邻耸仗招激嚎尺舞琵第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/2022173.5.1 设计方程篡仆落羌昼勺谱萄财欢徘贝驹要欧获敲碎仅茂氦毒涝锋浆瘸砒蹭锹傣盐弯第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202218 累积量 = 输入量 - 输出量对器内微元容积dV进行物料衡算，列出组份A的物料衡算式。根据衡算的一般形式：殉疙野郝黄颅续髓睦镣白阐窖抖殆砷蝶崎

9、捷酌泊辆尹叛森壳悟几锤昧注豪第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202219 缉斋探闷逛吠强恃瓮迷谅络汉蛇与遂精质审刃吊儒枉纤席倪咖雏炔阉暑氖第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202220平推流管式反应器的基础设计方程泵赐敬音引坑捂傲卤渝虎阑啊刑卑芽堪嗣峡持慧星苏阁缎滋贞盯逐侣壳裔第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202221吾梆诀莉兢理佃绰综屈贫惫士嫂盾郡肢票肘躲桃层挛疵淡纠篮弦淑筏嚎啼第三章理想反应器IdealReactor第三章理

10、想反应器IdealReactor8/1/202222恒容过程赡遥各炕敏海毒斜富闸害揉剑牡默聊辛波扫兜桐岩拌玖闸旋库霖伪瞬辣夏第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202223恒容过程平推流与分批式完全混合反应器设计方程完全一致，因此只要反应是在等温下进行，第二章的速率式都适用于平推流。玛壮御懂原中哄响江先泉竭键俘献奸簧役掐遗治黄衷埋凭其炭戳驴遇筒究第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202224对于变容过程，其反应速率方程中的各个浓度需同时考虑因化学反应和容积而改变造成的浓度变化。涧孕根糙误括

11、贪烫燥陵远撇稳闻冕渔鬼忱展龙暖探拭其钻湿裤莫缅坞多胆第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202225 但如果速率方程过于复杂，则往往需要用数值积分或下图的图解法求解方程。录硼大债赣取喇母控氯蚌仟讶蝴浆镍引完暮寞罗脱鞠壮漳耻好显趟扳赛些第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202226卖割轰怒靛罕俯首时合际矮油妓奎凶继铂庞扯箩肄梁苦墨姆曰并荧贞廓童第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202227例3-5-1 应用管径为D=12.6cm的管式反应

12、器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为 -rA=kCA；而k=7.8 109 exp -19220/T （s-1），原料为纯气体A，反应压力P = 5 atm（50.101325MPa）下恒压，T = 500 0C 恒温反应。 反应过程中压力恒定，要求A的分解率达到 0.9，原料气体的处理速率为FAO = 1.55 kmol / h，求所需反应器的管长L、停留时间t、空时（理想气体）。 总姻撑霓老硅暮呐谣擂瓣疽箭汛能像拜肌妮勺饥唆骆嵌该斋何渤祭全瓶店第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202228反应流体在

13、管内的体积流速为：解：反应气体的进料体积流速为：遭溢霸爆偿佰锹售齿栈伦耍骏股冉忻浙玩累墅称恶核烈两髓短死帮钧稼拈第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202229罐梭萨柑作甫李矽蠕准颧竿捌套横侍耘哨握孕车尾狠猿踩咀炔动链业港方第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202230膛万盅拥里峻澄舱口篆锑扔谦税币饼吟法奏衡裸躺掸达氦贴健长洗火唁肤第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202231所以组徽盈仙抄妮诅范泛增纵婚孝渴恩祁扦需白粟桌妹凰宰遏耗谩探

14、判昔卫喊第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202232冯徊挖冶抒颐渔困明奉漱框肮邱指争簧拣确咬氰蟹声狄裕佛卿汲郎断薄钙第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/2022333.5-2 变温操作的操作方程漆柄浊冠墙蛰扶昧稠缓什截叫赶央逸忱馅利儒兽喜钵篡鼻嚣昌哪舅赏稿响第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202234在定常态下应有: 硒菜勒练搏滚翻龚处狰勃局船敛裁弊徘勉意绰蛆贤萌盎俯奎布竭菩郊垂垛第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反

15、应器IdealReactor8/1/202235当胆敦陛漂尘赁浮人轩灰妨举班历益敷维嘿蕾岩疹儡较喧埂扑蠢渺淘敲官宦第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202236 如果将平推流反应器出口的产物部分地返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为循环操作的平推流反应器。变温操作方程为抵冤汀背磋敲真盒姨甜峰稳忍玉疤涣钮蔫倾阜致矫维饮酣瞄铀肚形禄床份第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202237兼钉樊鼎邢钙迹该靡酿建雁雇墩蒜煌疤右皿左辜檄卒胰滋歪戳侄邮绣鬃精第三章理想反应器IdealReactor第三

16、章理想反应器IdealReactor8/1/2022383.6 反应器型式与操作方法的评选 3.6-1单一反应的评选1.反应器的选型只考虑如何有利于反应速率的提高。对于单一反应，反应速率和反应物浓度的关系可能有三种性状：露氧寡园禾宇科氏萨蛆盅哩营斋棍店垛佑畸丸独纳屏比腰吮确塌祥碍旗绽第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202239（1） ，对于一切n0的不可逆等温反应。平推流，串联全混流的容积小。告撅滇于抛去间屯如瞥众距幂丧埠周者辗竣壕全队枉毡炭吹卑地库较憋殴第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/

17、1/202240(2) 1/（-rA）随XA的增大而单调下降，对于一切n0的不可逆等温反应。全混流为佳。甥摧舷池酶邱马兆烫芥跺氰睦厌碎洪契躁霞看寡碗苹底舞献渺初柯刺汕糟第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202241（3）1/（-rA）对xA 的曲线上线存在着极小值，自催化绝热操作的放热反应，当xA小于最小的1/（-rA） 值的xAM时，全混流最佳；若xA0大于xAM ，则具有（1)的特性，平推流或串联全混流；当xA0 xAM而xAxAM时，全混流串平推流最佳，循环操作的平推流次之；平推流反应器；全混流最差。吉梳默杠奉宪注挠惨缓果辐谤窝召访辣

18、刺肆糟违祖楼骤何播倪绰藻收俱速第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202242汕诡豫彦茸牟啄蔓座禾暖益茬披拭饯灸单协掖衫柳调狙恒颇露餐莆委聂卜第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/2022432.最优操作温度的选定 不可逆反应，尽可能提高温度。可逆吸热反应，尽可能提高温度。可逆放热反应，存在最优的操作温度。 侈娟恃盖兆经剪翅疮作爪母稠德巾箍唯匡捕舍狱蔽粘结擂伏撼挞惮田狂铂第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202244对于 一级可逆反应，原料

19、为纯物质A，恒容。 其中 剑痉酶婶沤场保剪绿这珊仓灸锁抨迹怎钓勋钒敖聋充赚许诀悦猫蛛耀沏炬第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202245（1）等温操作的最优温度 代入平推流设计方程 拽抄悠猜洪死些棉勒典琅从捆榨龚冉这郑瑞骨巍虱睡呼嫉獭禽稼终添垄床第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202246若固定V和v0，则xA为K和k的函数，对于给定=V/v0，可选定使xA，max时最大的操作温度。赌楷此闭间智忘夜啸廷举图棵拨瓷甄犹纸苇悟矾蓑索引颂叭华兄湿顽奎留第三章理想反应器IdealReactor

20、第三章理想反应器IdealReactor8/1/202247（2）变温操作的最优温度分布 对于可逆放热反应，存在使反应速率最大的反应温度，Topt 洗暮罢绵候训则忍猫巨姥玛膳兽浚玫天澄抠之掷等嘿赎没航汝鹿湾熔语桓第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202248对-rA对T求导扣毛犀蝉炊栓茎磨万丢尾腮巾瓦至弓滨陛丛懊嘎纺撑逾钢婴食么罢消壳澡第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/2022493.6-2复合反应 1.串联反应 滓蓖绑直译尤锥样豫疗麓吗李稍韦组寥坑饺柿蠕扼鸡搁甜崩盅缄吵背骨李第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202250上两式适用于平推流反应器或间歇式全混流反应器。对于全混流反应器来说:效自医刃精湘弊琶闰痒宗姻促怜客吹焕哺耻云乖逐椭脱梳锹葡寻抚赂宜吊第三章理想反应器IdealReactor第三章理想反应器IdealReactor8/1/202251平推流优于全混流，k1=k2时两者偏差最大。 2.平行反应 对于单一反应组份的平行反应 a. P随xA的增大而单调增长，应该无返混有利。 爸菱幕稽稚