第三章 理想流動(dòng)反應(yīng)器

第三章理想流動(dòng)反應(yīng)器第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月請(qǐng)考慮化學(xué)反應(yīng)該反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為20℃，液料的體積流量為0.5m3/h,CA0=96.5mol/m3,CB0=184mol/m3,催化劑的濃度CD=6.63mol/m3。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該反應(yīng)的速度方程為：

rA=kCACD式中k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求A的轉(zhuǎn)化率為40%，試求反應(yīng)器的體積。第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：設(shè)A的轉(zhuǎn)化率為x，則有：對(duì)于全混流反應(yīng)器，應(yīng)有：第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月某二級(jí)液相反應(yīng)A+B→C，已知CAo=CBO，在間歇反應(yīng)器中達(dá)到x=0.99，需反應(yīng)的時(shí)間為10min,問：(1)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，應(yīng)為多少？(2)在兩個(gè)串聯(lián)全混流反應(yīng)器(反應(yīng)體積相等)中進(jìn)行時(shí)，又是多少？例題第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（１）在單個(gè)CSTR中解：在間歇反應(yīng)器中，對(duì)二級(jí)反應(yīng)(1)=(2)則(1)(2)第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)兩個(gè)CSTR串聯(lián)CSTR-1:CSTR-1:(3)(4)代入(3)第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題對(duì)平行-串聯(lián)反應(yīng)選取最佳的操作方式。解：對(duì)于A,應(yīng)選用高CA0,PFR反應(yīng)器。對(duì)于B,BABCB與生成R無關(guān)，盡管B可以任意方式加入,為維持高CA,考慮B分段加入為佳對(duì)于溫度，E1<E2,應(yīng)選用低溫第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率平行反應(yīng)---一個(gè)反應(yīng)物1.溫度效應(yīng)AL(主反應(yīng))M(副反應(yīng))12提高溫度對(duì)活化能高的反應(yīng)有利降低溫度對(duì)活化能低的反應(yīng)有利若E1>E2,則在較高溫度下進(jìn)行若E1<E2,則在較低溫度下進(jìn)行若E1=E2,溫度變化對(duì)選擇性無影響第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.濃度效應(yīng)3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率平行反應(yīng)若n1>n2,較高反應(yīng)物濃度對(duì)主反應(yīng)有利若n1<n2,較低反應(yīng)物濃度對(duì)主反應(yīng)有利若n1=n2,反應(yīng)物濃度對(duì)選擇性無影響平推流反應(yīng)器，低的單程轉(zhuǎn)化率全混流反應(yīng)器，加入稀釋劑；反應(yīng)后物料循環(huán)第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率

平行反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)物A+BL(主反應(yīng))M(副反應(yīng))12間歇操作n1>n2,m1>m2CA,CB都高n1>n2,m1<m2CA高,CB低n1<n2,m1<m2CA,CB都低第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率

平行反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)物A+BL(主反應(yīng))M(副反應(yīng))12連續(xù)流動(dòng)操作n1>n2,m1>m2CA,CB都高n1<n2,m1<m2CA,CB都低n1>n2,m1<m2CA高,CB低第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選擇率AL（主產(chǎn)品）M（副產(chǎn)品）對(duì)比速率瞬時(shí)選擇率總選擇率全混流通式第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月收率收率的定義式第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率二.連串反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)CP0=CS0=0第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率一級(jí)連串反應(yīng)組分A:

單調(diào)下降；產(chǎn)物L(fēng):

先升后降，有極大值；產(chǎn)物M:

單調(diào)上升第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率流動(dòng)類型對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響(a)對(duì)反應(yīng)液整體均勻照射(b)對(duì)小部分反應(yīng)液照射輻射能量相同第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率L為主產(chǎn)物時(shí)1.溫度效應(yīng)2.濃度效應(yīng)若E1>E2,則在較高溫度下進(jìn)行若E1<E2,則在較低溫度下進(jìn)行若E1=E2,溫度變化對(duì)選擇性無影響若n1>n2,增加初濃度CA0若n1<n2,降低初濃度CA0若n1=n2,初濃度的變化對(duì)選擇性無影響3.轉(zhuǎn)化率CL/CA隨xA的增大而增大L的瞬時(shí)選擇性下降轉(zhuǎn)化率過高，選擇性降低工業(yè)上分離再循環(huán)第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率3.流動(dòng)類型的影響對(duì)于不可逆的連串反應(yīng)且以反應(yīng)的中間物為目的產(chǎn)物時(shí)，返混總是對(duì)選擇性不利左左右左第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率連串反應(yīng)的最佳反應(yīng)時(shí)間與最大收率間歇反應(yīng)器或平推流反應(yīng)器最佳反應(yīng)時(shí)間最大出口濃度最大收率(*)第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一級(jí)不可逆連串反應(yīng)，不論采用哪一種反應(yīng)器，主產(chǎn)物最大收率與反應(yīng)物初濃度無關(guān)，只與k2/k1的比值有關(guān)。全混流反應(yīng)器最佳反應(yīng)時(shí)間最大出口濃度最大收率(*)(*)第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-8理想流動(dòng)反應(yīng)器中多重反應(yīng)的選擇率平推流(b)全混流xA,k2/k1相同時(shí)，BSTR和PFR比CSTR好k2/k1<<1,低轉(zhuǎn)化率下操作k2/k1>>1,高轉(zhuǎn)化率下操作第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題解答提示3-2提示第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題解答提示3-4提示平推流全混流