化学反应工程第五章PPT课件

1、。1，停留时间分布和反应器流动模型，第5章，天津大学化学工程学院反应工程教学小组，2，5.1.1停留时间分布概述(RTD)，实际反应器经常偏离理想流动。受许多因素的影响，流体在反应器中的停留时间从长到短不等，形成停留时间分布。反应的完全程度(或接近平衡)与物料在反应器中的停留时间有关。流动条件可以通过停留时间分布来定量表征，并且流动模型基于停留时间分布。停留时间分别有年龄分布和寿命分布；停留时间分布的研究对象是反应器中的流体颗粒或胶束。停留时间分布理论有着广泛的实际应用。5.1停留时间分布，3.5.1.2定量描述停留时间分布，nt，如何在不影响主体流动的情况下确定RTD？稳定流关闭系统，t=0

2、。4，5，停留时间分布密度函数e (t)，停留时间分布密度函数E(t)的性质，ttdt，E(t)，6，封闭系统，=常数，停留时间分布函数f (t)，7、脉冲法、阶跃法、阶跃法、阶跃法、阶跃法、跟踪响应法、5.2停留时间分布的实验测定法、周期输入法、8、5.2.1脉冲法、输入曲线、响应曲线、示踪剂添加方法的测定方法、输出曲线、9、总示踪剂添加量、在系统出口检测到的示踪剂量、tt dt、示踪剂分布、脉冲法和停留时间分布密度函数。10、用脉冲法计算停留时间分布，例5.1:流化床催化裂化装置中的再生器，其功能是通过空气燃烧再生硅铝催化剂上的积碳。进入再生器的空气流量为0.84千摩尔/秒。氦气目前被用作

3、缺失剂，气体在再生器中的停留时间分布通过脉冲法测量。氦气注入量为8.8410-3摩尔。测得的氦浓度c(用氦与其他气体的摩尔比表示)与测得的氦浓度之间的关系如下：当t=35s时，试着找出停留时间分布密度和停留时间分布函数。与阶跃法相比，响应曲线、输入曲线、响应曲线、t-dtt、阶跃法、停留时间小于T的示踪剂量、示踪剂输入量、检测器、含示踪剂流体Q、含示踪剂流体、无示踪剂流体、降压法、升压法、响应曲线、13、输入曲线、响应曲线、T-DT T、升压法、停留时间小于T的示踪剂量、示踪剂输入量、(10)还原法，停留时间大于t的示踪剂量，示踪剂输入量，1-f (t)，(5.19)，15、示踪剂选择的基本原

4、则，示踪剂应易于溶解或与主流体混合，且两者应尽可能具有相同的物理性质，除了与主流体明显不同的某一性质外，用于检测；示踪剂在低浓度下很容易被检测到。示踪剂的浓度应与检测信号具有较宽的线性范围。示踪剂不应与主要流体发生反应，多相系统中使用的示踪剂不应发生相间转移。停留时间分布的统计特征值，1。平均停留时间，17，2。差异，18。实施例5.2:分别使用(1)脉冲法、(2)升压法和(3)降压法测量流动系统的响应曲线c(t)，并试图推导平均停留时间和方差与c(t)之间的关系。脉冲法、升压法、降压法、升压法响应曲线。19，实施例5.3:通过脉冲法测量流动反应器的停留时间分布，并且如下获得示踪剂浓度c(t)

5、和出口流中的时间之间的关系，并且尝试平均停留时间和方差。数值积分法，梯形公式，辛普森公式，梯形公式，辛普森公式，20，1。塞流模型，5.4理想反应器的停留时间分布，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，与活塞流相比，返混程度(宏观混合)、最小、最大。23，5.5非理想流动现象，1。固定床和搅拌罐反应器、固定床、搅拌罐的滞流、停留时间分布、24，2。通道流量，3。短路。25，层流反应器的停留时间分布，4。不均匀径向速度，层流速度的径向分布，5.37，26，环形连续硝化反应器，5。循环流量，6。扩散，分子扩散，涡旋扩散。27，5.6非理想流动模型，5.6.1。分离流动模型，钙(t)，夏(t)

6、，5.38，5.39，t，t t dt，e (t) dt，28，分离流动模型，(宏观流体)，29，实施例5.5液相二次反应(k=2.410-3m3/mol/min)，Q0=0.5m3/min，cA0=1.6kmol/m3。该反应器的停留时间分布与实施例5.3相同。尝试计算反应器出口a的转化率，(1)分离流模型；(2)塞流模型。脉冲法，二次反应。30，5.6.2多罐串联模型，N罐串联反应器，活塞流反应器，混合流反应器。31，初始和边界条件，多罐串联反应器的平均停留时间和方差(升压法)，升压法，32，P=1，5.42，P=2，5.43，33、5.47、5.48、5.50、34、图5.18多罐系列模

7、型E()图、35、5.6.3轴向扩散模型、恒定流速、均匀径向浓度、轴向扩散遵循菲克定律、轴向扩散模型假设、塞流模型、36、塞流混合流模型、5.52、37、5.54、38、(5.54)、分离变量、初始和边界条件(降阶法)，39，轴向扩散模型，40，轴向扩散模型E(q)和F(q)图。例5.6，41，如果反应器是由多釜串模型模拟的，试着找出模型参数；示例5.7如果轴向扩散模型用于模拟，请尝试找到模型参数。Q=40.2 cm3/min，m=4.95 g，VR=1735 cm3，反应器出口示踪剂浓度与时间的关系(脉冲法)，42、多釜串、轴向扩散、43、5.7非理想反应器的计算、分离流动模型、多釜串模型、

8、轴向扩散模型、44，轴向扩散模型计算方法，边界条件，一级不可逆反应，45，图5.23/24使用轴向扩散模型计算一级和二级反应的转化率。46，实施例5.8实验室混合流反应器中的等温液相反应。当时空为43.02分钟时，转化率为85%。管式反应器用于中试，停留时间分布与实施例5.6相同，温度和操作空间时间与中试相同，试图预测反应器出口转化率。(1)多釜串模型；(2)轴向扩散模型，3.50，(1)多罐串联模型，动力学参数K估计，47，(2)轴向扩散模型，(3)活塞流模型，48，5.8流动反应器中流体的混合，宏观流体，完全分离，部分分离，完全微观混合，基本概念，1。宏观混合：按设备规模混合，完全混合，活塞流，非理想流，2。微混合：微聚集体规模的混合、微流体、49、微混合对反应速率的影响、宏观流体、微观流体、50、反应/反应器类型和微混合的影响、否、是、否、是、是、51，混合流反应器中完全分离和完全微混合的转化率比较。混合程度对转化率(二次反应)、返混程度、转化率差的影响。53，混合时间和夜晚对不同返混程度的反应器的影响，实施例5.9等温反应，CSTR反应器和PFR反应器串联，时空为1分钟，cA0=1kmol/m3，尝试计算在初级反应(k=1分钟-1)和次级反应(k=110-3