理想流动反应器组合比较专题培训课件.ppt
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1、ECRE第二章 理想流动反应器理想流动反应理想流动反应器器0404组合比较组合比较ECRE第二章 理想流动反应器ECRE第二章 理想流动反应器2.5 理想流动反应器的组合与反应器体积比较理想流动反应器的组合与反应器体积比较2.5.1 理想流动反应器的组合理想流动反应器的组合 工业生产过程中为了满足一定的需要经常将工业生产过程中为了满足一定的需要经常将平推流平推流反应器和反应器和全混流全混流反应器按一定方式进行反应器按一定方式进行组合。下面讨论组合。下面讨论等温、恒容过程等温、恒容过程两个两个体积相同体积相同的理想反应器的理想反应器并联或串联并联或串联组合进行组合进行一级不可逆一级不可逆反应反应
2、的几种情况。的几种情况。 各种组合方式如图所示。各种组合方式如图所示。ECRE第二章 理想流动反应器afedcbgECRE第二章 理想流动反应器设进料流量为设进料流量为V0,反应物初始浓度为,反应物初始浓度为cA0,各反,各反应器体积均为应器体积均为VR。 考察各种组合反应器所能达考察各种组合反应器所能达到的出口浓度。到的出口浓度。反应速率:反应速率:rA=kcA(一级不可逆单反应)一级不可逆单反应)停留时间:停留时间:=VR/V0MFR:PFR:A0Afcc1kkAfA0cc eECRE第二章 理想流动反应器(a)两全混流反应器并联)两全混流反应器并联流入每个反应器的流量为流入每个反应器的流
3、量为V0/2,每个反应器的出,每个反应器的出口浓度口浓度相等且等于混合出口浓度相等且等于混合出口浓度。 (b)两全混流反应器串联)两全混流反应器串联2k1c2VVk1ccA00RA0a ,Af2A00RA1b .Afk1cVVk1ccA0A1cc1k (1+k)2=1+2k+(k)21+2kcAf,acAf,bECRE第二章 理想流动反应器(d)全混流反应器与平推流反应器串联)全混流反应器与平推流反应器串联 k1eck1ecVVk1cckA0VVkA00RA1c .Af0Rek1+kcAf,c1+k e-k1/(1+k)2kA0VVkA1f .Afececc0R cAf,f=cAf,e cAf
4、,e(1+k),xA=1-cAf/cA0,cAf,f=cAf,ecAf,d=cAf,ccAf,bcAf,a,因此(,因此(a)的转化)的转化率最低,(率最低,(b)的转化率次之,()的转化率次之,(c)、()、(d)相等)相等高于(高于(b),(),(e)、()、(f)转化率最高。)转化率最高。)2k1cec ( 5 . 0cA02kA0g ,Af2100212kAAAACC eCCkECRE第二章 理想流动反应器xA=1-cAf/cA0ECRE第二章 理想流动反应器ECRE第二章 理想流动反应器RRpRMRmVVVV,2.5.2 理想流动反应器体积比较理想流动反应器体积比较间歇反应器体积;平
5、推流反应器体积;全混流间歇反应器体积;平推流反应器体积;全混流反应器体积;多级全混流反应器体积。反应器体积;多级全混流反应器体积。分别表示:分别表示:基本条件 00,AAfV Cx等温、等容过程,且等温、等容过程,且 相同。相同。ECRE第二章 理想流动反应器000AfxARAAdxVtCtrVAfA0A00AxRdxVV Cr间歇反应器间歇反应器 AfA0A00AxRpdxVV Cr00()AAfRMAfV CxVr平推流反应器平推流反应器全混流反应器全混流反应器ECRE第二章 理想流动反应器反应速率随反应物浓度增加而增大,反应速率随反应物浓度增加而增大,1/rA随随xA增加增加而单调上升而
6、单调上升。随着反应的不断进行,反应物浓度降。随着反应的不断进行,反应物浓度降低,转化率增大,反应速率下降。采用平推流、全低,转化率增大,反应速率下降。采用平推流、全混流或多釜串联全混流反应器时,反应器体积可分混流或多釜串联全混流反应器时,反应器体积可分别由它们的别由它们的体积设计方程体积设计方程计算求得。计算求得。 反应速率:反应速率:rA=kcAncA ,rA ,(,(1/rA );cA ,xA,rA,(,(1/rA )ECRE第二章 理想流动反应器PFR MMFR MFR()AfAfxr1Afr1Afr1Afr0AfxAAdxrxAxAfxAfxAfxAxAECRE第二章 理想流动反应器R
7、pRVVRpRVV=RpRMVV1AAxr000000000()AfXARpAAAAfRMAAAfdxVV CV COABDrxVV CV COCBDrRMRpVV1)2)作作曲线曲线AB 转化率越大,两者的差距较大,可采用低转化率操作。转化率越大,两者的差距较大,可采用低转化率操作。xAxAf1Ar1Afr0AfxAAdxr()AfAfxrOABDCECRE第二章 理想流动反应器 因此对于因此对于反应级数大于反应级数大于0的的不可逆不可逆化学反应,化学反应,返混降低了反应器的浓度推动力,使反应体积返混降低了反应器的浓度推动力,使反应体积增大。增大。反应级数越高反应级数越高,反应对浓度推动力的
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