制药工程 均相反应器(本科)(大字).ppt

1、制药工程,主讲：廖道华 华东理工大学制药工程系13004184824 ,前言,第一篇 药厂反应设备,绪论 一、反应器的影响因素 二、反应器的放大及放大效应 三、反应器的分类,一、反应器的影响因素,反应器的影响因素： 化学反应、热量传递、质量传递、动量传递、操作方式及结构型式 化学反应 反应平衡、反应速度（与催化剂、温度、浓度有关） 热量传递 加热、冷却、流动 温度分布、浓度分布,质量传递 扩散、流动 浓度分布、温度分布 动量传递 流动 浓度分布、温度分布 操作方式及结构型式 浓度分布、温度分布,二、反应器的放大及放大效应,反应器的放大 小试规模 工业化规模 放大方法

2、: 数学模型法：所谓数学模型，就是描述反应器中各参数之间关系的数学表达式。数学模型法就是通过建立和求解数学模型来设计工业化规模反应器。 相似放大法：将某些关键参数按相似原则进行放大。,经验放大法：以反应速度相等为前提，以反应结果相等为目标，以反应条件相等为原则进行放大。 逐级放大法：逐级扩大规模进行中试。 放大效应 工业化规模反应器的反应结果偏离小试规模反应器的反应结果。 产生放大效应的原因 大小装置中的流动场不一致，导致大小装置中的温度分布和浓度分布不相同，因而影响反应结果。,三、反应器的分类（见教材P4） 按物料相态分类：均相、非均相 按结构型式分类：管式、釜式、塔式 按操作方式分类：连续

3、、间歇、半连续,第一章 反应器基本理论（均相反应）,第一节 概述 第二节 理想反应器的容积（等温等容过程） 第三节 反应器型式及操作方式的选择 第四节 停留时间分布及其实验测定 第五节 流动模型与停留时间分布的应用,第一节 概述,一、基本的反应器型式（均相反应） 间歇操作搅拌釜反应器 连续操作管式反应器 连续操作搅拌釜反应器,CA,CAo,(rA),xA,CA,CAo,L,(rA),L,L,xA,CA,CAo,VR,(rA),VR,xA,VR,CAf,第二节 理想反应器容积（等温等容过程）,一、基本设计方程式 二、间歇搅拌釜反应器（BSTR） 三、活塞流反应器（PFR） 四、连续搅拌釜反应器（

4、CSTR） 五、多釜串联反应器,FA,xA,FA+dFA,xA+dxA,dVR,dl,FAo，CAo,v,PFR物料衡算示意图,XA,v,四、连续搅拌釜反应器（CSTR）,CAo FAo v,CA FA XA v,CA XA,CSTR物料衡算示意图,五、多釜串联反应器,（一）模型特征 每一只釜内为CSTR；各釜之间没有返混；连续操作。,CAi-1 XAi-1 v,v CAi XAi,CAi XAi,第i釜物料衡算示意图,第三节 反应器型式及操作方式的选择,一、理想反应器大小的比较（简单反应） 二、反应器型式及操作方式对复杂反应的影响,一、理想反应器大小的比较（简单反应）,xA,0,xA1,xA

5、2,xAf,i=1,2,3,图解法：,几点结论,二、反应器型式及操作方式对复杂反应的影响,（一）复杂反应的选择性概念 （二）反应器选型 （三）平行反应 （四）连串反应 （五）操作方式的影响,（一）复杂反应的选择性概念,（二）反应器选型（以为目标函数）,p,m,CA,CA,CAo,（三）平行反应,A,一次加入， 缓慢滴加。,（四）连串反应,（五）操作方式的影响,不同的操作方式，可以造成反应器里不同的浓度分布。见下图。,平行反应对反应器及操作方式的选择 +B,(R为目的产物),第四节停留时间分布及其实验测定,一、停留时间分布函数 二、停留时间分布函数的数字特征 三、无因次时标的停留时间分布函数 四、停留时间分布的实验测定,离散,连续,1,二、停留时间分布函数的数字特征,E(),三、无因次时标的停留时间分布函数,四、停留时间分布的实验测定,VR,检测,示踪剂Mo,v,vC(),脉冲示踪法示意图,VR,检测,v C(), v, v Co,阶跃示踪法示意图,第五节流动模型与停留时间分布的应用,一、理想流动模型 二、非理想流动模型 三、停留时间分布的应用,一、理想流动模型,1,二、非理想流动模型,轴向扩