反应工程复习提纲PPT课件.ppt

08复习提纲 均相反应 非均相反应 本征速度 宏观速度 反应级数 转化率 等容 变容过程浓度与反应速度的表达式 复杂反应的产物分布 膨胀因子 膨胀率 空时 空速 1 等温等压气相反应 A B 2P 3S 原料气由40 A 40 B及20 惰性气体组成 此过程膨胀因子膨胀率当组分A转化率达50 时 组分A的摩尔分率 2 温度对反应速度的影响可以用阿累尼乌斯公式表示 表达式为 线性化的表达式为反应级数的最大值为3转化率的数值范围为0 1 3 物料衡算式 热量衡算式的基本形式辛卜生积分法反应器的串联和并联循环反应器 4 反应放热量表达式 平推流对外传热速度表达式 流体升温吸热表达式绝热式热量衡算 绝热温升真假稳定点 必要条件寿命分布密度与积累函数 脉冲示踪法和阶跃示踪法平均停留时间 方差 无因次方差四种常用的流动模型 5 不同基准的反应速度 拟均相一维 二维模型 多层绝热床的优化设计步骤 6 气液相反应的宏观历程或途径传质系数与扩散系数的关系比相界面与气含率瞬间反应和界面反应的特征膜内转化系数和增强系数填料塔的一维模型 7 n级不可逆反应的实验数据拟合得到ln 1 xA t为一直线 则此反应的速度方程其半衰期 8 等温等压下 在均相反应器内进行A P的反应 已知 rA xAf 求以下反应器的空时 PFR CSTR 2 CSTR 总 R R 1 9 10 对于平推流模型 无因次方差 2 0 对于全混流模型 2 1 对于非理想流动 非理想流动模型中的串联全混釜模型 其模型参数 11 流体质点的寿命分布是对于设备的出口来说的 而年龄分布函数是对于设备的内部而言的 用示踪法测定的是寿命分布密度函数 用阶跃法测定的是寿命分布积累函数寿命分布与年龄分布函数之间的换算关系 12 所谓拟均相就是把本来含有气相反应物和固相催化剂的非均相床层 看成是均匀连续的一相 而不计及颗粒与流体之间的温度差 浓度差 流体以平推流过反应器 在一维模型中 只考虑沿着气体流动方向 轴向 的温度与浓度变化 而与流动方向相垂直的截面上用一个平均值来代表 在二维模型中 则既考虑轴向也考虑径向的温度与浓度分布 13 主要的复杂反应有 平行反应与连串反应 最佳反应时间 最大得率等计算 在复杂反应中有产物分布的问题收率 表示在实际反应过程中 反应掉的A和生成的目标产物P之比 即得失之比 以符号 表示瞬时收率 以 P表示总收率 14 得率 以符号XP记之 它是生成的目的产物P的物质的量与反应物A的起始的物质的量之比 选择性 是指生产的混合产品中主 副产品之比 以符号SP记为瞬时选择性 SO记为总选择性 15 定常态 在反应器的一定的空间位置上 如果操作参数不随时间而变化 物料衡算和热量衡算式中的积累项 0如果操作参数发生偏离 称为扰动 扰动撤销后反应器能够自动恢复原来状态的 称为稳定点 真 假稳定点 定常态热稳定性的判据热量衡算方程等 16 平推流反应器的出料流体抽出一部分返回反应器进口 就构成循环反应器 比较适合自催化反应 返回的流量与离开反应器的流量之比称为循环比 当它趋于无穷大时 反应器的性能就接近全混流 17 气液相反应的宏观反应历程包括气相组分A通过气膜扩散到达相界面 然后进入液膜与液相组分B发生反应 剩余的A进入液相主体进一步与B反应 反应达稳态后A的消失速度等于A通过相界面的扩散速度 18 气液相反应的八个类型 动力学区域图 宏观动力学方程式 19 对于气液反应 增强系数 表示气液相反应宏观速率与最大物理吸收速率的比值膜内转化系数 Hatta 数 值的大小反映了通过相界面的气相组分A在液膜中反应掉的分率 20 气液反应 用NaOH CO2芳烃的氯化制取产品 选用 a 喷雾塔 b 鼓泡塔 c 填料塔 d 搅拌鼓泡釜 21 例5 5 1 脉冲示踪法测得无反应时的连续流动反应器出口示踪剂浓度与时间对应值为 今在同样流动状态下于反应器中进行一级和二级不可逆反应 一级反应k 5 二级反应k CA0 10 用轴向分散模型和多釜串联模型计算反应器出口转化率 22 解 由等时间间隔的脉冲示踪C t t数据 可得 23 1 轴向分散模型 设为返混较大的闭式反应器 则有 试差解得 一级反应时 查图5 5 12 的线与线相交于一点 所对应的纵坐标值为 故 二级反应时 查图5 5 14 线与线相交于一点 故 24 2 多釜串联模型 一级反应时 故 二级反应时 查图3 4 4 由N 4 74线与线的交点得对应的横坐标值为故 25 3 平推流模型一级反应时二级反应时 4 全混流模型一级反应时二级反应时 26 上述计算结果列表如下 可见轴向分散模型和多釜串联模型所得结果相近 且介于平推流与全混流之间 若不告知k的数值 而用其它形式告诉 则要计算 先把k计算出来 而 平均停留时间 27 若不告知k的数值 但有如下条件 一级反应 在采用同样空时的CSTR可以达到80 转化率 就可以通过该条件计算得到k 28 29 求解单层绝热式固定床的步骤 1 已知进料状态参数T0 xA0 FA0及物性参数 反应热效应 以及反应速率表达式 2 根据热量衡算式 计算与xAi相应的温度Ti值 3 对应的Ti xAi值代入反应速率式 得到 xAi的对应值 30 4 作出 xA曲线 求出 31 32 2 气固相催化反应A P的动力学方程式为 rA kCA0 1 xA mol hrgcat 其中k 1 2 1010exp 10000 T L hrgcat 今在一绝热固定床反应器中进行 进料总流量Ft0 20 mol hr 内含50 的A和50 的惰性气体 mol 反应压力Pt 1atm不变 反应的绝热温升 423K 初始进料温度T0 373K 如要求达到转化率xAf 0 40 求所需催化剂的重量 用辛卜生法 33 解 34 对积分号进行辛普生数值积分 取5个点 35 7 3 1填料层高度的计算 设有气液相不可逆二级反应A g bB l P 反应为瞬间或快速进行 在液相主体中A组分的浓度CAL 0 假定气 液两相流动均为平推流 其浓度随填料层高度呈连续变化 36 瞬间快速反应的 化学计量方程式为 A 2B P S已知 气膜传质系数kGA 0 05kmol m2 atm s 液膜传质系数kLA 1 5