反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程

——反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)工作單位：山東輕工職業(yè)學(xué)院主講：張莉莉（一）反應(yīng)器計(jì)算的基本內(nèi)容1.選擇合適的反應(yīng)器型式2.確定最佳操作條件3.計(jì)算完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器體積間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（一）反應(yīng)器計(jì)算的基本內(nèi)容

1.選擇合適的反應(yīng)器型式

根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性（如濃度效應(yīng)、溫度效益及反應(yīng)的熱效應(yīng)），結(jié)合反應(yīng)器的流動(dòng)特征和傳遞特性（返混程度），選擇合適的反應(yīng)器，以滿足反應(yīng)過(guò)程的需要，使反應(yīng)結(jié)果最優(yōu)。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（一）反應(yīng)器計(jì)算的基本內(nèi)容2.確定最佳操作條件

進(jìn)口物料配比、流量、溫度、壓力和最終轉(zhuǎn)化率等。工藝參數(shù)的調(diào)整是通過(guò)計(jì)算機(jī)集散控制完成。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（一）反應(yīng)器計(jì)算的基本內(nèi)容

3.計(jì)算反應(yīng)器體積反應(yīng)器體積的確定是反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算最核心的內(nèi)容。根據(jù)所確定的操作條件，針對(duì)所選定的反映其類(lèi)型計(jì)算完成規(guī)定生產(chǎn)能力所需的反應(yīng)器有效體積，同時(shí)確定反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算可以采用經(jīng)驗(yàn)法和數(shù)學(xué)模型法。

經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法是根據(jù)已有的裝置生產(chǎn)定額，進(jìn)行相同生產(chǎn)條件、相同結(jié)構(gòu)生產(chǎn)裝置的工藝計(jì)算。局限性很大，只能在相近條件下進(jìn)行反應(yīng)器體積的估算。

數(shù)學(xué)模型法計(jì)算的基礎(chǔ)是描述化學(xué)過(guò)程本質(zhì)的動(dòng)力學(xué)模型以及反映傳遞過(guò)程特性的傳遞模型。基本方法是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，建立上述模型，并建立相應(yīng)的求解邊界條件，然后求解。反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程反應(yīng)器計(jì)算的基本方程包括：（1）描述濃度變化的物料衡算式（2）描述溫度變化的能量衡算式（3）描述壓力變化的動(dòng)量衡算式（4）描述反應(yīng)速率變化的動(dòng)力學(xué)方程式間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程1.物料衡算式依據(jù)：質(zhì)量守衡定律?；鶞?zhǔn)：取溫度、濃度等參數(shù)保持不變的單元體積和單元時(shí)間作為空間基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)。衡算式：對(duì)任一組分A在單元時(shí)間Δτ、單元體積ΔV內(nèi)：[A的積累量]=[A的進(jìn)入量]-[A的離開(kāi)量]-[A的反應(yīng)量]目的：給出反應(yīng)物濃度或轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)器內(nèi)位置或時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程2.熱量衡算式依據(jù)：能量守衡定律?；鶞?zhǔn)：取溫度、濃度等參數(shù)保持不變的單元體積和單元時(shí)間作為空間基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)。衡算式：在單元時(shí)間Δτ、單元體積ΔV內(nèi)（以放熱反應(yīng)為例）：

[積累的熱量]=[原料帶入的熱量]+[反應(yīng)產(chǎn)生的熱量]-[出料帶走的熱量]-[傳給環(huán)境或熱載體的熱量]目的：給出溫度隨反應(yīng)器內(nèi)位置或時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程3.動(dòng)量衡算式

動(dòng)量衡算式以動(dòng)量守恒與轉(zhuǎn)化定律為基礎(chǔ)，計(jì)算反應(yīng)器的壓力變化。

當(dāng)氣相流動(dòng)反應(yīng)器的進(jìn)出口壓差很大，以致影響到反應(yīng)組分濃度時(shí)，就要考慮流體的動(dòng)量衡算。

一般情況下，反應(yīng)器計(jì)算可以不考慮此項(xiàng)。間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和基本方程（二）反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本方程4.動(dòng)力學(xué)方程式對(duì)于均相反應(yīng)，需要有本征動(dòng)力學(xué)方程；