任务一间歇操作釜式反应器设计

IV复合复杂反应在反应系统中，同时进行有可逆反应、平行反应和连串反应，该系统进行的反应称为复合复杂反应。如：复杂反应的动力学方程通常采用下述方法进行计算：a将复杂反应分解为若干个单一反应，并按单一反应过程求得各自的动力学方程；b在复杂反应系统中，某一组分对化学反应的贡献通常用该组分的生成速率来表示。某组分可能同时参与若干个单一反应时，该组分的生成速率应该是它在各个单一反应中的生成速率之和，即：例1-3解题思路：1、能正确将复合复杂反应分解为简单反应2、某组分若同时参与若干个单一反应时，该组分的生成速率应该是它在各个单一反应中的生成速率之和。加和计算时注意不要搞错符号，漏掉化学计量系数。三、反应器计算的基本内容和基本方程（一）反应器计算基本内容主要包括三项内容：1、选择合适的反应器类型根据反应系统动力学特性，结合反应器的流动特征和传递特性，选择合适的反应器，以满足反应过程的需要，是反应结果最优。2、确定最优的操作条件如反应器的进口物料配比、流量、温度、压力和最终转化率，直接影响反应器的反应结果，也影响反应器的生产能力。3、计算所需的反应器体积反应器体积的确定是反应器工艺设计计算的最核心内容。反应器计算的基本方程1、描述浓度变化的物料衡算式依据：质量守衡定律。基准：取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单元时间作为空间基准和时间基准。衡算式：对任一组分A在单元时间Δτ、单元体积ΔV：[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量]目的：给出反应物浓度或转化率随反应器内位置或时间变化的函数关系。2、热量衡算式依据：能量守衡定律。基准：取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单元时间作为空间基准和时间基准。衡算式：在单元时间Δτ、单元体积ΔV内（以放热反应为例）：[积累的热量]=[原料带入的热量]+[反应产生的热量]-[出料带走的热量]-[传给环境或热载体的热量]目的：给出温度随反应器内位置或时间变化的函数关系。3、动量衡算式以动量守恒与转化定律为基础，计算反应器的压力变化。4、动力学方程对于均相反应，需要有本征动力学方程；对于非均相反应，应该包括有相际传质过程在内的宏观动力学方程。四、间歇操作釜式反应器体积和数量计算每天处理物料总体积VD（或反应物料每小时体积流量V0）或V0=FA0/CA0=W0/ρ操作周期——指生产第一线一批料的全部操作时间，由反应时间（生产时间）τ和非生产时间τ‘组成。反应时间理论上可以用动力学方程式计算，也可根据实际情况定。设备装料系数——设备中物料所占体积与设备实际容积之比，其具体数值根据实际情况而变化，参见表2-5。1、给定V，求n按设计任务每天需要操作的总次数为：每个设备每天能操作的批数为：则需用设备个数为：n’需取整数n，n＞n’。因此实际设备总能力比设计要求提高了，其提高的程度称为设备能力的后备系数，以δ表示，则：反应器有效体积按下式计算：2、给定n，求V已知每小时处理物料体积V0与操作周期，则需要设备的总容积为：求得设备总容积后，可查得系列设备标准选用决定设备的容积V和个数n。讲解例题2-4江西应用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称任务二间歇操作釜式反应器设计教学目的要求1、掌握间歇操作釜式反应器的动力学计算法2、掌握了解恒容非恒温间歇反应3、掌握间歇操作釜式反应器直径和高度的计算4、掌握设备之间的平衡计算教学重点及难点间歇操作釜式反应器的动力学计算法、设备之间的平衡计算教学程序设计次序内容计划时间（min）1234567点名、回顾上节课内容间歇操作釜式反应器的动力学计算法例题讲解间歇操作釜式反应器直径和高度的计算设备之间的平衡计算例题讲解小结520201020105作业：小结：任务一间歇操作釜式反应器设计工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式反应器的工艺设计预备知识：五、间歇操作釜式反应器的动力学计算法以反应物A为关键组分，A的反应速率记作rA，根据间歇反应器的特点，在单位时间内对整个反应器作物料衡算：00即：或=积分得：（间歇反应器的设计基础式）恒容时讲解例题2-5间歇操作釜式反应器直径和高度的计算一般搅拌反应釜的高度与直径之比H/D=1.2左右，釜盖与釜底采用椭圆形封头，如图所示。由工艺计算决定了反应器的体积后，即可按下式求得其直径与高度：所求得的圆筒高度及直径需要圆整，并检验装料系数是否合适。确定了的反应釜的主要尺寸后，其壁厚、法兰尺寸以及手孔、视镜、工艺接管口等均可按工艺条件由标准中选择设备之间的平衡当产品由多道工序经间歇釜反应而制得时，当前后工序设备之间不平衡时，就会出现前工序操作完了要出料，后工序却不能接受来料；或者，后工序待接受来料，而前工序尚未反应完毕的情况。这时将大大延长辅助操作的时间。为了便于生产的组织管理和产品的质量检验