第三章 理想流动反应器

第三章理想流动反应器第1页，课件共26页，创作于2023年2月请考虑化学反应该反应在全混流反应器中进行，反应温度为20℃，液料的体积流量为0.5m3/h,CA0=96.5mol/m3,CB0=184mol/m3,催化剂的浓度CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为：

rA=kCACD式中k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求A的转化率为40%，试求反应器的体积。第2页，课件共26页，创作于2023年2月解：设A的转化率为x，则有：对于全混流反应器，应有：第3页，课件共26页，创作于2023年2月某二级液相反应A+B→C，已知CAo=CBO，在间歇反应器中达到x=0.99，需反应的时间为10min,问：(1)在全混流反应器中进行时，应为多少？(2)在两个串联全混流反应器(反应体积相等)中进行时，又是多少？例题第4页，课件共26页，创作于2023年2月（１）在单个CSTR中解：在间歇反应器中，对二级反应(1)=(2)则(1)(2)第5页，课件共26页，创作于2023年2月(2)两个CSTR串联CSTR-1:CSTR-1:(3)(4)代入(3)第6页，课件共26页，创作于2023年2月例题对平行-串联反应选取最佳的操作方式。解：对于A,应选用高CA0,PFR反应器。对于B,BABCB与生成R无关，尽管B可以任意方式加入,为维持高CA,考虑B分段加入为佳对于温度，E1<E2,应选用低温第7页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率平行反应---一个反应物1.温度效应AL(主反应)M(副反应)12提高温度对活化能高的反应有利降低温度对活化能低的反应有利若E1>E2,则在较高温度下进行若E1<E2,则在较低温度下进行若E1=E2,温度变化对选择性无影响第8页，课件共26页，创作于2023年2月2.浓度效应3-8理想流动反应器中多重反应的选择率平行反应若n1>n2,较高反应物浓度对主反应有利若n1<n2,较低反应物浓度对主反应有利若n1=n2,反应物浓度对选择性无影响平推流反应器，低的单程转化率全混流反应器，加入稀释剂；反应后物料循环第9页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率

平行反应两个反应物A+BL(主反应)M(副反应)12间歇操作n1>n2,m1>m2CA,CB都高n1>n2,m1<m2CA高,CB低n1<n2,m1<m2CA,CB都低第10页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率

平行反应两个反应物A+BL(主反应)M(副反应)12连续流动操作n1>n2,m1>m2CA,CB都高n1<n2,m1<m2CA,CB都低n1>n2,m1<m2CA高,CB低第11页，课件共26页，创作于2023年2月选择率AL（主产品）M（副产品）对比速率瞬时选择率总选择率全混流通式第12页，课件共26页，创作于2023年2月收率收率的定义式第13页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率二.连串反应一级反应CP0=CS0=0第14页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率一级连串反应组分A:

单调下降；产物L:

先升后降，有极大值；产物M:

单调上升第15页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率流动类型对反应结果的影响(a)对反应液整体均匀照射(b)对小部分反应液照射辐射能量相同第16页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率L为主产物时1.温度效应2.浓度效应若E1>E2,则在较高温度下进行若E1<E2,则在较低温度下进行若E1=E2,温度变化对选择性无影响若n1>n2,增加初浓度CA0若n1<n2,降低初浓度CA0若n1=n2,初浓度的变化对选择性无影响3.转化率CL/CA随xA的增大而增大L的瞬时选择性下降转化率过高，选择性降低工业上分离再循环第17页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率3.流动类型的影响对于不可逆的连串反应且以反应的中间物为目的产物时，返混总是对选择性不利左左右左第18页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率连串反应的最佳反应时间与最大收率间歇反应器或平推流反应器最佳反应时间最大出口浓度最大收率(*)第19页，课件共26页，创作于2023年2月一级不可逆连串反应，不论采用哪一种反应器，主产物最大收率与反应物初浓度无关，只与k2/k1的比值有关。全混流反应器最佳反应时间最大出口浓度最大收率(*)(*)第20页，课件共26页，创作于2023年2月3-8理想流动反应器中多重反应的选择率平推流(b)全混流xA,k2/k1相同时，BSTR和PFR比CSTR好k2/k1<<1,低转化率下操作k2/k1>>1,高转化率下操作第21页，课件共26页，创作于2023年2月习题解答提示3-2提示第22页，课件共26页，创作于2023年2月习题解答提示3-4提示平推流全混流