中南大学《化学反应工程》课件-第5章釜式及均相管式反应器.pptx

第一节 间歇釜式反应器 第二节 连续流动均相管式反应器 第三节 连续流动釜式反应器 第四节 理想流动反应器的组合和比较 第五节 多重反应的选择率 第六节 半间歇釜式反应器 第七节 釜式反应器中进行的多相反应 第八节 讨论与分析 参考文献 习题;第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度 ;第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 ;特点: 1 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响； 2 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题； 3 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。 优点： 操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产 缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定;精细化工产品的生产中的液相反应、液液非均相反应； 有色冶金及化学矿加工中的液固反应； 生物反应中的微生物发酵反应； 聚合物生产中的乳液聚合及悬浮液聚合；;Standardised stirred tank reactor sizes;;第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度 ;二、 间歇釜式反应器的数学模型;图解积分示意图;二、间歇反应器的数学描述 1. 等温等容液相单一反应;反应级数;k增大(温度升高）→t减少→反应体积减小;由表中所列结果，可以得出以下几点结论。 对于任一级反应，当CA0、xAf或CAf确定后，kt即为定值：当k↗，t↘；当k↘，t↗。对于任一级反应都是如此。 当转化率xAf确定后，反应时间与初始浓度的关系和反应级数有关。;3.残余浓度和反应时间的关系（转化率和反应时间的关系） 0级反应： ， 直线下降 1级反应： 较缓慢下降 2级反应： 缓慢下降 对于一级或二级不可逆反应，在反应后期CA的下降速率，即xA的上升速率相当缓慢，若追求过高的转化率或过低的残余浓度，则在反应后期要花费大量的反应时间。;;;第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度 ; 2. 等温等容液相多重反应;例3－1以醋酸（A）和正丁醇（B）为原料在间歇反应器中生产醋酸丁酯（C），操作温度为100℃，每批进料1kmol的A和4.96kmol的B。已知反应速率 试求醋酸转化率xA分别为0.5、0.9、0.99时所需反应时间。 解：CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2O A的初始浓度计算： 可求出，投料总体积为0.559m3 ;第一节 间歇釜式反应器 一、 釜式反应器的特征 二、 间歇釜式反应器的数学模型 1. 等温等容液相单一反应 2. 等温等容液相多重反应 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 2. 反应时间的优化 3. 配料比 4. 反应温度 ; 三、 间歇釜式反应器的工程放大及操作优化 1. 工程放大 ; 补充例题：用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为 原料中反应组分的质量比为A：B：S