多个连续操作釜式反应器设计

1、专业专注专心工作单位：山东轻工职业学院主讲：张莉莉多个连续操作釜式反应器设计为什么要采用多个连续操作釜式反应器代替单个连续操作釜式反应器？ 由于单个连续操作釜式反应器存在严重的返混，降低了反应速率。采用多个连续操作釜式反应器，可以使物料浓度呈阶梯状下降，降低逆向混合的程度，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。串联釜数一般不大于4。多个连续操作釜式反应器设计1、解析法多个连续操作釜式反应器设计对于稳定操作、恒容过程的第i釜：多个连续操作釜式反应器设计按按不同的反应动力学方程式代入依次逐釜不同的反应动力学方程式代入依次

2、逐釜进行计算，直至达到要求的转化率为止进行计算，直至达到要求的转化率为止。多个连续操作釜式反应器设计 适用于反应级数较高的化学反应过程，采用解析法计算多釜串联连续操作釜式反应器的有关参数比较麻烦，因此常采用图解法计算，尤其是在缺少动力学方程时，使用图解法更为适宜。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。2、图解法多个连续操作釜式反应器设计原理：根据动力学方程式或实验数据作出动力学曲线OA，再根据任一釜的物料衡算式作出操作线，两线交点的坐标即为某釜的化学反应速率和该釜出口浓度即cAi。多个连续操作釜式反应器设计应用一：已知处理量应用一：已知处理量V

3、0、初始浓度、初始浓度cA0和要求的最终转化率和要求的最终转化率xAN，求串联釜数。，求串联釜数。步骤：步骤： 1、作出（、作出（-rA）-cA曲线曲线OA2、从起点、从起点cA = cA0出发，以出发，以-1/1为斜率为斜率作直线，交曲线于一点作直线，交曲线于一点A1，即第一釜的，即第一釜的操作状态操作状态cA1；3、过点、过点(cA1， 0)，以，以-1/2为斜率作直线，与曲线交点为第二釜操作点为斜率作直线，与曲线交点为第二釜操作点A2.4、过点、过点(cA(N-1)，0)，以，以-1/N为斜率作直线，与曲线交点为第为斜率作直线，与曲线交点为第N釜操作点釜操作点cAN。 直至出口直至出口c

4、AN cA0 (1-xAf) 多个连续操作釜式反应器设计应用二：已知处理量V0、初始浓度cA0和要求的最终转化率xAN，求串联釜数和各釜的有效体积VR。多采用试差法。例题：用三台串联连续操作釜式反应器生产乙酸丁酯，反应式为： CH3COOH+C4H9OHCH3COOC4H9+H2O反应在恒温条件下进行，温度为373K，进料摩尔（mol）比为乙酸：丁醇=1：4097，以少量硫酸作催化剂。当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A计）表示的动力学方程式为（-rA）=kcA2。在上述条件下，反应速率常数k=0.0174m3/(kmol.min)，反应物密度=750kg/m3（假设反应前后不变）。若每天

5、生产2400 kg乙酸丁酯（不考虑分离等过程损失），xAf=0.5，求三台釜式反应器的有效体积。每批辅助时间为30min，装料系数为0.7.多个连续操作釜式反应器设计单釜连续时，单釜连续时，VR=1.04m3两釜连续时，两釜连续时，VR=0.74m3三釜连续时，三釜连续时，VR0.74m3，假设每台釜体积相同，且每台的有效体积均，假设每台釜体积相同，且每台的有效体积均0.74/3m3第一次假设均为第一次假设均为0.24m3多个连续操作釜式反应器设计作图得作图得cA3与要求的转化率不符，需重新与要求的转化率不符，需重新假设，假设，第二第二次假设均为次假设均为0.23m3多个连续操作釜式反应器设计作图得作图得cA3与要求的转化率仍不符，需重新与要求的转化率仍不符，需重新假设假设，第三第三次假设均为次假设均为0.22m3多个连续操作釜式反应器设计由例题可知，用由例题可知，用3台台串联连续操作釜式反应器生产乙酸丁酯串联连续操作釜式反应器生产乙酸丁酯， （-rA）=kcA2，cA0=1.8kmol/h，V0=0.979m3/h, xAf=0.5。求求VR=？多个连续操作釜式反应器设计解：根据实验数据绘制动力学曲线OA多个连续操作釜式反应器设计取三台釜式反应器的体积都相等，并且每一台的有效体积都为0.22m3，则可计算出操作线的斜率： 以求得的假设斜率通过点cA0 （1.8，