任务二连续釜式反应器的计算.doc

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本学期授课次序

授课班级
15化工01班
课题名称
连续操作釜式反应器的计算
教学目的要求
1、 了解连续釜式反应器的特点
2、 掌握单个连续操作釜式反应器的计算
3、 掌握多个串联连续釜式反应器解析法计算
4、 了解多个串联连续釜式反应器图解法计算
教学重点及难点
单个釜式反应器及多个串联釜式反应器的解析法计算

教

学

程

序

设

计

次序
内 容
计划时间（min）
1

2

3

4

5

6

点名、回顾

连续釜式反应器的特点

单个连续釜式反应器的计算

例题讲解

多个串联连续釜式反应器的解析法计算

多个串联连续釜式反应器的图解法计算

小结

5

10

20

10

25

15

5
作业：
小结：

任务二 连续操作釜式反应器的计算
工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺条件要求进行连续操作釜式反应器的工艺设计
技术理论
连续操作釜式反应器的结构和间歇操作釜式反应器相同，但进料是连续的，同时不断的引出产品。流动状况接近理想混合流动模型。连续操作釜式反应器适用于产量大的产品生产，特别适宜对温度敏感的化学反应。容易自动控制，操作简单，节省人力。稳定性好，操作安全。
一、 单个连续操作釜式反应器的计算
在连续操作釜式反应器内，过程参数和空间位置、时间无关，各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。
[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量]
0 = FA0 Δτ - FA0 （1-xA’）Δτ-(- rA ) VR Δτ
得到： 物料的平均停留时间：
由于反应器中的反应速率恒等于出口处值，因此结合反应动力学方程，将出口处的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础设计式即得。
恒温恒容不可逆反应：
n=0

n=1

n=2
讲解例题2-7 2-8
二、 多个串联连续操作釜式反应器的计算
由于1－CSTR存在严重的返混，降低了反应速率，同时容易在某些反应中导致副反应的增加。为了降低逆向混合的程度，又发挥其优点，可采用N－CSTR，这样可以使物料浓度呈阶梯状下降，有效提高反应速率；同时还可以在各釜内控制不同的反应温度和物料浓度以及不同的搅拌和加料情况，以适应工艺上的不同要求。

（一） 解析法
在Δτ、ΔV内对任意第i釜内的反应物A进行物料衡算
[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量]
0 = FAi-1 Δτ- FAiΔτ- (-rA)iVRi Δτ

VR=ΣVRi
检验：i=1 n=1
讲解例题2-9
（二） 图解法
适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二
级反应，但只适于（-rA）能用单一组分表示的简单
反应，对复杂反应不适用。
步骤：
1、作出（-rA）-CA曲线
2、从起点CA = CA0出发，以-1/τ1为斜率作直
线，交曲线于一点，即第一釜的操作状态CA1
3、过点(CA1 0)以-1/τ2为斜率作直线,与曲线交点为第三釜操作点.…
4、过点(CAN-1,0)以-1/τN为斜率作直线,与曲线交点为第N釜操作点CAN. 则出口转化率XAN=1- CAN / CA0
若已知CA0 、CAN 、N，求VR需用试差法。
若各釜体积相同，则各直线斜率相同。
若各釜温度不同，则应分别作动力学曲线，各釜直线分别与各自曲线相交。