反应工程 第3章 均相反应过程.pdf

攻宗工程 第三章的相反应逑程第3章均相反应过程徐 A攻宗工程 第三章的相反应逑程第3章均相反应过程反应器开发的任务:(D选择合适的反应器;(2)确定操作方式的优化设计;(3)确定反应器尺寸和进行经济评价。反应器的特性：流动状态 混合状态传热特性这些特性因反应器的几何结构及 几何尺寸而异2019/8/18-年 A改成X 第三章的相双应过程3.1概述1,间歇反应器物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取出，反应是分 批进行的。物料在反应器内的温度和浓度是均一的。温度与温度 都是均一的处处相等。2019/8/18徐 A攻怠工卷 第三章的和双应过程2 万地加入反应器，又不断地离开反应器。物料在反应器内的流动过程不同。有的物料正常的通过反 应器，有的物料进入反应器的死角，有的物料短路（即近 路）通过反应器，有的物料在反应器内回流。停留时间不 同的流体颗粒之间的混合，称为“返混”将导致反应效率 的降低。在流动反应器中物料的流动过程不相同，造成物料浓度 不均匀，经历的反应时间不相同，直接影响反应结果。我们采用流动模型来描述物料在反应器内的流动状况。2019/8/18年 A平推流反应器：其特点是反应器无返混工程 第三章构和反位过程平推流反应器全混流反应器：其特点返混无穷大全混流反应器2019/8/18徐 A流动模型分类如下:r理想流动模型 流动模型i非理想流动模型r平推流模型1全混流模型流动模型是专指流动反应器而言的。对于流动反应器，必须考虑物料在反应器内的流动状况。2019/8/18年 A攻述 程平推流反应器（活塞流或理想排挤流等）平推流反应器 是指其中物料的流动状况满足平推流的假定。平均停留 时间相等，无返混。也即某一时刻进入反应器的流体，到某一时刻同时流出反应器。全混流反应器（也称完全混合流或理想混合流）全混流 反应器，是指反应器中的流动状况满足全混流的假定的 反应器。返混无穷大的含义，指新鲜的物料，进入反应 器，即于反应器内原有的物料达到充分完全的混合，意 味着反应器中的温度和浓度处处相等。出口的温度、浓 度同反应器内。温度和浓度不随时间变化，反应速率处 处相等并保持恒定。2019/8/18攻宗工程 第三章的相反应逑程平推流和全混流都是理想的连续流动反应器。实际反应器中 的流动状况，介于这两种理想流动之间。之所以研究理想反 应器是为把问题简化，把接近于理想流动的过程当作该种理 想流动来处理。平均停留时间：进入反应器的物料颗粒在反应器中的停留时间可能有长有短，形成一个时间分布，称为停时间分布,常用平均停留时间来描述。V 反应器容积v反应器中物料的用219/88 2攻宗工程 第三章的相反应逑程空时：进入反应器的物料通过反应器体积所需的时间T o反应器容积V：进料的体积流周空速：在规定条件下，单位时间内进入反应器的物料体积 相当于几个反应器的容积，或单位时间内通过单位反应器 容积的物料体积。牛=叁 v 丁令 2019/8/18改成X 第三章的相双应过程年龄反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间；是对仍留在反 应器中的物料质点而言的。寿命反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间；是对已经离开 反应器的物料质点而言的。返混又称逆向返混，不同年龄的质点之间的混合。是时间概念上的混合2019/8/18in年 A攻怠工卷 第三章的和双位过程3.2简单反应器理想反应器的分类理想反应器 理想间歇式反应器 简称间歇式反应器理想平推流反应器 简称平推流反应器理想全混流反应器 简称全混流反应器2019/8/181、间歇式反应器怎间歇式反应器中的物料平衡:反应单元反应消耗流出4-累积徐 A2019/8/18191、间歇式反应器间歇反应器的性能方程首先进行物料平衡单位时间 进入反应 器A的量单位时间流出反应器A的量单位时间反应消失的A的量单位时间反应器A的累积量2019/8/18攻宗工程 第三章的相反应逑程单位时间反应消失的A的量=(-rA)Y物料平衡：流入=流出+反应+累积0=0+(么)V+d(VcA)/dt2019/8/18也可以这样写反应工程 第三章均相反应过程AO若反应为恒容玖f)d不88/17/2019（对于恒容反应）QdXA反应工程 第三章均相反应过程（一般式）（恒容）从而得出反应时间和转化率关系的理想反应的间歇式 反应器性能方程/()8/17/2019攻宗工程 第三章的相反应逑程例题：计算反应时间一级不可逆反应在一间歇式反应器中进行，求在50 反应转化率达70%所需的时间。已知：rA=kq=左/(krndtni 玲k=9.5*1 Ge448弋万iq4G=2.3fdmdlnl珍=02019/8/1817改成X 第三章的相双应过程据已知条件分析：1 一级不可逆反应就可写出速率方程；2 间歇式反应器，50反应转化率达70%指由070%需 要的时间，可应用间歇式反应器性能方程；3 由AfR可知是等摩尔反应，无论是否液相反应都是恒容的；4 据k的值，可推知活化能E和指前因子5 反应温度50今转换为绝对温度2019/8/18 j 年 A改成X 第三章的相双应过程解：50的反应速率常数k=9.52l0e7448-4/(273-15+5O)反应时间=0.92)1Ink07)=1.31(h)2019/8/18攻怠工福 第三章的和双应过程计算结果权为反应时间间歇式反应器的操作周期中还包括非反应时间，反应前的升温（或降温）、反应器的清洗等非反应过程间歇式反应器的特点：1 结构简单；2 操作灵活；3 适合小品种、多批次生产；4 非反应时间的延长，使得生产效率低；5 难于控制每批生产的条件，故质量不稳定。2019/8/18 _9n年 A攻成工第三章构相反位过程2、平推流反应器%，Co，R月03.2简单反应器PAXAFA+CFA CA，修+-V,F adV dl单位时间划 定体积微元 反应掉的A 的摩尔数琦=7)d、912019/8/18FAO进入反应器反应物A的摩尔流率FA单位时间流出反应器的A的摩尔流率CAO进口浓度染出口浓度为反应器入口的体积流率2019/8/18攻成工第三章均相反应过式中:4 0对于恒容反应A指为。=0时的值平推流反应器的设计方程V=p=%产dqL)2019/8/18A例题：计算平推流反应器中的反应时间 一级不可逆反应在一平推流反应器中进行，求在50 反应转化率达70%所需的空时。若=10种/7,求反应 器体积匕已知：A-RrA=kA=kqD(Jx)kmdlrii 万 k=9.521(3e 7448,/T1=2.3Rmdlnl5cp尸42019/8/18与间歇式反应器相同据已知条件分析：1 一级不可逆反应就可写出速率方程；2 平推流反应器，50反应转化率达70%指由070%需 要的时间，可应用平推流反应器性能方程；3 由A今R可知是等摩尔反应，无论是否液相反应都是恒容的；4 据k的值，可推知活化能E和指前因子5 反应温度50今转换为绝对温度徐 A2019/8/1897解：50的反应速率常数上=9.3正0/4当之空玷正=O.9X反应空时和反应器体积（口人）p工H t看)T=1n(4)_ In(40.7)_ 以 k 0.92-,V=l O-根据实际的需要，有时因单个平推流反应器的管径太粗加工 运输不便等实际情况，要用到平推流反应器的串并联。但应 满足：石_|=此时总的反应器的效率最高。2、具有相同或不同体积的N个全混釜的串联图38多釜串联操作示意图一级不可逆反应在N个串联的等体积全混流反应器中进行反应注意：全混流反应器中，一旦原料进入反应器，处处温度浓 度都是恒定的，出口的浓度与反应器中一致，但入口的浓度 则是CAO.A01=vCA2=A2=XA3XA4对于每个反应器，都可根据全混流反应器的设计方程，写出 浓度、空时的关系式2019/8/18A2、具有相同或不同体积的N个全混釜的串联A一级不可逆反应在N个串联的等体积全混流反应器中进 行反应两个不同体积的全混流反应器的串联A未知反应在串联的全混流反应器中进行反应的图解法对于一级不可逆恒容反应，速率方程为根据全混流反应器的设计方程变形得 幺二1i+kz2019/8/18n对于单个反应器：第1个反应器:第2个反应器:t _ C A 0 Al t _ C Al C A 2Al 卜 A2I Al _ ,A2 _ go 如+I c A k+I将N个反应器串联每个反应器的体积都是V、每个反应器的空 时都是r攻宗工程 第三章的相反应逑程1:2：N：圆。1+kt0A2=1cA1 1+kzCAN=1CNI 1+kz-9-=-k绛%1+fe若想求最终出口浓度CAN与第一个反应器入口浓度的关系，令N个关系式左右相乘得：CAN1或Go 1+立）%CAN=（卜52019/8/18改成X 第三章的相双应过程AN(1+52019/8/18攻宗工程 第三章的相反应逑程%v=4o（l%）导=1一%.1/=%CA0CA01 1+后 1这样就得到了转化率、反应器开始和最终的浓度、反应器 的个数及单个反应器的空时的关系。2019/8/18改成X 第三章的相双应过程设N个全混流反应器的总空时为：T,则I根据平推流反应器的设计方程，对一级不可逆反应有5n2019/8/18攻成工福 第三章的相反应过程N个全混流反应器串联，当N越大，反应器总体接近平推流2019/8/18攻成工第三章均相反应过(l-xA)=ekTt n ln(l-xA)=-krtCA0而平推流反应器：T 0dxArA以 dxA0左的（1一显见无限多个全混流反应器串联与平推流反应器一致2019/8/18述 程而根据平推流反应器的设计方程TA 二J。dxACA0 f%a dx一%dxA圆。J。of)N个全混流反应器串联N越大越接近平推流反应器，或者说 平推流反应器可看做是无限多个全混流反应器串联的结果。2019/8/18根据全混流反应器的设计方程对于恒容反应注意：第二个反应器计算仍用第一个反应器入口的体积 流率卜0,是指反应开始时的流率。因为公式推导时设定 的就是转化率为。时的量。542019/8/18两个不同体积的全混釜串联，CA1为多少时，体积的和、空时的和最小,总空时为C的函数。将空时的和对CA1求导，令dr/dcM=0,解出J九再分别代入上式，求出总空时。解得明、。和 七、T2 从而求出得V、T2019/8/1855n例：一级不可逆恒容反应在两个串联的全混流反应器中 进行，最终出口的转化率为90%。若使总空时最小，第一个反 应器出口的转化率应为多少？两个反应器的空时各为多少？解：总空时-1-21 _-W.3殊-=O2019/8/1856也即当M7=O.376C4O时，反应器的总空时最小。得第一 个反应器的转化率为：、。CB,-N3D反应器的总空时为A+%2019/8/1857ngy Q.金s.可见，本例中当两个反应器的大小相等时,总空时最小。但多数情况下，两个反应器的大小是不一样的。实际上，采用两个大小不等的反应器串联，使反应器总体 积最小，在经济上并没多大优势。图示:AOVO68.4%90%2019/8/18程对给定了处理量和转化率要需选釜数和釜容积时，避免求解的试差。Yr是c的函数:CA2 g C/由得到以空时负倒数为斜率的 直线，与X轴的交点为入口 的浓度。图3-9多釜串联操作的图解计算2019/8/1860n得到以空时负倒数为斜率的直线,与X轴的交点为入口的浓度。作图直到所要求的出口浓度为 止，有n个阶梯，即代表所需 的釜数。斜率不同表示釜的大 小不同。图解计算只适用于反应速率最 后能以单一组分的浓度来表达 的简单反应。-c3、不同型式反应器的串联I A 01 A 0C A 0T口卜在全混混流反应器后连接两个平推流反 应器，然后再接另一个全混流反应器2019/8/1862年 AA!其相互关系以图解型式表示在图3-10中。该图可供推算系统的总转化 率、中间阶段的转化率或已经定出 各段的转化率，可利用此图求得各 个反应器的体积大小。全混流反应 器中，反应速率的倒数对转化率作 图，矩形的面积代表全混流反应器 是7/Jo,而平推流反应器中，曲线 下的面积对应的也是2019/8/1864徐 AA混、平的串联平、混串联对于全混流反应器与平推流反应器串联的顺序，会影响总 体反应器的大小。若总体反应器大小一定，则平推流与全 混流反应器的前后顺序会影响转化率。例：有两个有效容积均为/=7L的平推流和全混流反应器，反应器内进行的是二级不可逆液相反应。已知反应的速率方 程,初始转化率为0,A的初始浓度，反应器入口原料的体积 流率。反已知：7)*cA0=mol I L v0=1/mm试通过计算比较平推流与全混流反应器的顺序最终对转化 率是否有影响。2019/8/1867徐 A解：a.平推流反应器在前、全混流反应器在后，根据平推流反 应器的设计方程2019/8/18Vv。CA0CA01CA0112Jodx，40(1-/1d(l-一（1一以1(1-/-102019/8/18、根据全混流反应器的设计方程出口-入口V _ V _ 一 1人X；一 才一以Kx/3x+=0,3V3A 2x；=0.634；=2.366X全混流入口转化率 M全混流出口转化率当然转化率不可能大于1,所以等于8634。在实际计算 要对计算结果合理取舍。2019/8/18702019/8/18根据平推流反应器的设计方程4=0.615据计算结果看平推流反应器在前略好于全混流反应器在前。2019/8/1872习题P85 4、P85:4均相气相反应A-3P,服从二级反应动力学。在5kg/cm2、350和V=4m3/h下，采用一个2.5cm内径、2m长的实验反应 器，能获得60%转化率。为了设计工业规模反应器，当处理,m为320m3/h进料中含50%A,50%惰性物料时，在25kg/cm2和 350 下反应，为获得80%转化率，试求(1)需用2.5cm内径、2m长的管子多少根？(2)这些管子应以平行或串联？假设流动为平推流，忽略压降，反应气体符合理想气体行为。年 A2019/8/183.3.4循环反应器出料总进料循环料新鲜料,出料总进料A新鲜进料 单管循环多管循环2019/8/18743.3.4循环反应器在工业生产中为了控制反应物的合适浓度以便于控制温 度、转化率和收率，同时又需使物料在反应器内有足够的停留时间并具有一定的线速度，常常采用将部分物料进行循环的操作方法。2019/8/1875徐 A3.3.4循环反应器2019/8/1876 畲 A有循环的平推流反应器简称循环反应器，出口物料再循环 到反应器的入口，继续反应。要求循环反应器的设计方程,依旧对这个体系进行物料衡算。也要划定体积微元进行衡分析：平推流反应器，循环带有产物的物料与新鲜的物料 混合后进入反应器，只是入口的转化率不为0。F：0ixA,-rA循环比6：循环的体积流量/离开的体积流量2019/8/1877无循环平推流的设计方程此时进入反应器的摩尔流率巳,与新鲜的物料弓0不同循环反应器的初始流率为产尢循环反应器，循环回来的+新鲜的物料2019/8/18785F；0-fy 八-IH-Oj,dV循环反应器的设计方程应为：匕七循环反应器的入口转化率为7可以通过下式进出反应器 的物料平衡求得：1+4夕 XA）=（4+D 4+1）XAI（夕+1）XAI=1+夕一夕 XA）+（夕+1 XA）+（夕+1 X A1 一（夕+1 _一 夕+夕 XA+P+=得 X A1=X A。十12019/8/1880(l+/3-/3xAHj3+l)-ij3+l)xA1得/将乙B MlB分+1%代入平推流设计方程2019/8/1881n攻宗工程 第三章的相反应逑程得带循环的平推流设计方程:或V _pi2019/8/1882当。值越大时，沃厂越趋近于1当。趋近无穷大时，反应 器趋近于全混流反应器。6越大，积分上下线越接近，整个积分项接近一个常数，就越接近全混流反应器。-12019/8/1883图3-12B值变化对面积的 的影响，当然若循 环比越小越接近平 推流。2019/8/1884年 A小结A平推流反应器的串联、并联A全混流反应器的串联（等体积、不等体积）A全混流反应器串联的图解法A不同反应器的混联A循环反应器2019/8/18 85 7 S ASRS-T2019/8/18110年0（转化率）单调递减意味着反应级数nVO也即：对于不可逆反应：当n0时选用平推流优于全混流 当nVO时则应选用全混流反应器。当n=0时反应速率不随浓度的变化而变化，故用平推 流或全混流均可。2019/8/18119徐 A同样用反应速率的倒数对浓度作图，得到方向相反的曲 线图。与前面以反应器体积推导的结果是一致的O2019/8/18120年 A对于反应速率的倒数对转化率不是单调函数，有极值的情况全混流c rAO 1A2019/8/18121年 A1/Mt先平推流后全混流XA由图中看出，显然用单一全混流反应器比用任何形式都好2019/8/18122年 AXA X4可见若用单一反应器，平推流优于全混流2019/8/18123年 A则效果差。1/以）XA XA以最小值为分界点，用两个不同类型的反应器串连先全混 流后平推流，可使空时最小。反之若平推在前全混在后,2019/8/18124年 A对于反应速率的倒数有极 小值的情况，也可考虑采 用循环反应器。虽然平均 高度与速率负倒数数的乘 积为矩形面积，若要找到最佳循环比，空时也可很小。虽比不得两个不同类型的反应器的串联，却只用一个反应器 就可实现，工艺过程的复杂性就降低，操作会简便、投资将 会减小。2019/8/18125徐 A往往在反应工程中，我们只从单一计算的角度看如何才能使反应器的体积最小，而忽略了全过程的经济性，上面的例子就可发现，当选用一个循环反应器时，找到最佳循环比，一个反应器会比用不同类型的两个反应器的 组合来的更经济。因此具体问题，还要全面综合考虑。2019/8/18126徐 A3.5.2复合反应复合反应，要考虑主反应和副反应，主反应就是生成目的 产物的反应，但主反应有可能也伴随有非目的产物的生成;而副反应中则根本不存在目的产物，所以要尽可能促进主反应，抑制副反应。主反应复合反应（促进）副反应（抑制）f目的产物I非目的产物非目的产物2019/8/18127徐 A总收率。=一巴一 尸为目的产CA0 CA 物，髭0=0瞬时收率0=工=比P平推流瞬时收率与 总收率间的关系1叩G全混流瞬时收率 与总收率的关系(b=cp=r m/mGo G下标p、m分别代表平推流和全混流，全混流反应总收率=瞬时收率，因为在全混流中，温度浓度不随反应时间改 变。2019/8/181283.5.2复合反应1、一级不可逆串联反应 上至-3中间产物是我们所需要的目的产物时，可以根据总收率与 瞬时收率的关系，求出最大浓度。平推流入P所能达到的最大浓度全混流入P所能达到的最大浓度2019/8/18129全混流与平推流所能达到的最大浓度之比，对/她/)作 图，目的产物的10一4或1()4也就是&或阳时，它 们的比值才接近1,否则都小于1,用平推或全混流结果 相似。显而易见，用平推流比全混流要好。2019/8/18130n-全混流-平推流媒=c-cAO eA只有当转化率 接近。和1时，全混流的总收 率才接近平推 流反应器，所 以平推流总是 优于全混流。对于其他级数 的反应同样适0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 用。2019/8/18131年 A结论：对于一级不可逆反应，且当中间产物为目的产物时 选用平推流反应器有助于提高目的产物的选择性。潜在的 好处当反应级数 0时，平推流反应器可能体积还要小。实际上同样适用于其它级数的反应。对于中间产物为目的产物的反应，平推流反应器总是优于 全混流反应器，可以提高目的产物的选择性。2019/8/18132年 A2、平行反应A当瞬时收率随浓度单调递面积O全混流16So-t=oCp0=O-kjT1-e10.7552019/8/18145总收率(b)全混流反应器依G-J7“与+/佑士y 644)2019/8/18146S为目的产物例：A分解成P、R、S三种产物，计量方程和速率方程为r尸=7 rR=2cA，s=c/己知喙0=5。确定反应在（a 平推流和（b 全混流反应器中进行时目的产物S能达到的最大浓度。2019/8/18147徐 A对于连串反应要对收率求解，需要对总收率和瞬时收率 求解，先求浓度；对于平行反应，就可直接求总收率。解：对于产物A,其瞬时收率和总收率分别为：9&/今)/乙）一一，+2以+。：G40 _(a)如果反应在平推流反应器中进行，明瞬时收率 和总收率间存在如下关系 j媒=Q=乙。4+G +G Ac=-P-deS 儿七Y A_ A A1482019/8/18n求Cs的最大值，可对上式进行微分，并令dCs/dCA=0 2 2 _y解得吸=0也即当的值降为零时，Cs取得最大值：c=22.Snajc2019/8/18149n(b)如果在全混流反应器中进行么=a42c c/_ 2A，A0-，A 1+2cA+GC _)C4+2.+A A对M微分，并令dCs/dCA=O,解得5=2,A入求得Cs,max=1 33显然还是在平推流反应器目的产物的收率高。2019/8/18150例：反应物A在间歇式反应器中进行等温分解反应，生成 目的产物R和副产物T。已知CAO=1OO,实验结果如下表所 示：CA(100)908070605040302010(0)CR(0)149162535455564(71)在反应的中加入R和T,不影响产物的分布。此外，在反应 过程中，A、R和T的摩尔数总和保持不变。(a)画出瞬时收率随CA变化曲线;(b)若CAO=100,cA=10,试求在全混流和平推流反应中 CR的值。2019/8/18151徐 A(b)若CAO=1OO,CA=10,试求在全混流和平推流反应中CR 的值。解：因加入R、T不影响产物分布可知 R反应为不可逆，A、R和T的摩尔数总和 A保持不变，则应为平行反应。4 Tde反应瞬时收率：9=1匚为CR对CA曲线的负导数。-de ACA(100)908070605040302010(0)CR(0)149162535455564(71)dCR(P=-dCA(-0.16=0).17.44.66.83.94.991.0.95.84(.68)X/706040200020 40601.00.80.60.4-0.2080p：曲线下的面积：CR m：矩形面积20 40 60100则:(b)若CA=100,CA=10,在全混流和平推流反应中CR的值。在全混流反应器中反应，瞬时收率与总收率相同,RmCR二夕R I Rmc-cv AO AQ R(CI Rm AO-)C RC R762019/8/18154n在平推流反应器中反应，总收率与瞬时收率有如下关系:C=55K2019/8/18/120矩形面积：CRA40 60 803.6全混流釜式反应器的热稳定性工业反应器的设计，不仅设计反应器的规格，且要考虑在实 际反应中温度的控制。选择反应器及操作方法时，要考虑到 系统温度失控的可能。对于反应迅猛的热敏感程度高的反应,在设计反应器时必须充分注意这种强放热反应的定态热稳定 性问题。能否将温度稳定在某一范围操作，这与反应本身有关，有些 还很难人为控制。2019/8/18157徐 A整理得:根据全混流反应器的热平衡方程:将热量衡算式变换两边同除以vopCP2019/8/18158上式中中入口温度丁。及传热介质温度都可看做常数。口 口Qg QR放热速率 取热速率 常数等号左边就是放热速率，等号右边第二项相当于一个常数 等号右边就是取热速率。若想使反应温度恒定在某一范围：放热速率=取热速率Q尸9 12019/8/18159程,对于n级不可逆放热反应R对于一级不可逆放热反应，根据全混流反应器的设计方有C A0XAkc AO（1-3A 1+=1:1 +1（等号左右同+1 整理得:A1 X=-A 1-kT2019/8/18160n函数 Qg=f(77Q当忽略温度对反应热的影响，Qg则可看做是温度的V(-AHr)cA0 kvpCp 1+kr_r(-AHr)cA0 ke-E，RTpCP l+k.Te-E/RT和如分别对天乍图2019/8/18161n/1图中曲线是一级不可逆反应的放热线；定常态操作点蓝色直线Qn为取热线,且取热线不止一条，IQ 4AA0 由斜率看，它受必的影响，而由截距看，/R/除受乙的影响，还受原料预热温度和传/热介质温度的影响，我们可以通过,/s 丁oG调整取热直线的斜率和截距；in/QR直线与Qg曲线的交点，最多3个，/幺-就是可能的全混流反应器的温度操作点，我们称做定常态操作 点；操作点2,当反应器温度低于操作控制温度时，它能自动恢 复；操作点3,是个不可能自动维持温度的操作点；操作点4,也是可以自动恢复的操作点；假若反应器确定了，可调参数只有温度和进料流率可调。；我们把能够自动恢复的操作点称做稳定的定常态操作点,不能自动恢复的称做不稳定的定常态操作点。图中1、2、4、5,这些点都是稳定的定常态操作点。3、是不稳定的定常态操作点。对于一级可逆放热反应，为虚线。2019/8/18164年 A全混流反应器的热稳定性的判据怎样判断是否稳定的定常态操作点?要看交点处总热量随温度的变化率。稳定的定常态操作点：取热速率变化率大于放热速率不（非）稳定的定常态操作点:取热速率变化率小于放热速率dT dT2019/8/18165n对反应器系统的温度控制采用全混流反应器利于控制温度，因为搅拌混合的作用，有利于 消除温差。由于要求出口流具有较高的转化率，釜内反应物的浓 度必然较低，因而反应速率也较低，放热速率较小，整个反应器 内的温差也就较小。采用多段床层，在段间注入冷料，或是沿着反应路程加入一种反 应物或冷回流，以强化热交换速率，从而更有效地控制温度，因 这种冷热反应混合物的直接接触换热比通过器壁的间接换热更有 效。采用稀释剂降低反应速率，它可直接用惰性物料稀释反应物浓度。对固定床反应器，也可以在床层进口处用惰性固体物料稀释催化 剂，以降低反应速率。2019/8/18166年 A若产品之一或系统中的某一惰性溶剂能在反应过程中 连续地汽化，带走反应热，亦可使系统的温度易于控制。采用自热操作，即将放热反应放出的热量直接用于预 热进料以达到所需的反应温度，如全混流反应器内的情况 就是自热操作的一种。通过列管式换热器使进出料进行热 交换也是自热操作的一种形式。对伴有较严重串联副反应的快速反应过程，通常应该 设计成“淬冷系统”，在反应达到某一较佳转化率后及时 予以淬冷，以防止进一步发生副反应，从而提高所需产物 的收得率。2019/8/18167年 A3.7搅拌釜中的流动与传热自学：不做要求2019/8/18168小结平均停留时间、空时、空速、年龄、寿命、返混、循环比。理想反应器的概念理想间歇反应器理想连续反应器间歇反应器的性能方程平推流反应器的性能方程全混流反应器的性能方程理想反应器的组合间歇式反应器、平推流反应器、全混流反应器的热量衡算单一反应与复合反应反应器的评选全混流反应器的定常态操作稳定性2019/8/18169年 A