化学反应工程 32 平推流反应器PFR

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,活塞流反响器PFR,平推流反响器的特点,流体在管内作平推流流动具有如下特征：,在与流动方向呈垂直的截面上没有流速分布；,而在流体流动的方向不存流体质点间的混合，即无返混现象；,离开平推流反响器的所有流体质点均具有相同的平均停留时间()，而这个停留时间就等于反响时间t。,对于平推流反响器，停留时间和平均停留时间是一致的，,根本的设计方程,F,A,F,A,dF,A,r,A,dV,0,产物P的设计方程,反响器体积的计算,对等温、恒容反响体系,例题,对于一级不可逆反响方程：,在平推流反响器完成上述一级反响，如k0.01s1，体积流量为10-3 m3s-1，试计算转化率到达30%时所用的反响时间。,间歇釜式反响器设计和平推流反响器计算例题,例题 工厂采用间歇反响器以硫酸为催化剂使已二酸与已二醇以等摩尔比在70下进行缩聚反响生产醇酸树脂，实验测得该反响的速率方程式为：,-rA=kCACB,式中：,-rA-以已二酸组分计的反响速率，kmol.L-1.min-1,k-反响速率常数，1.97L.kmol-1.min-1,CA、CB-分别为已二酸和已二醇的浓度，kmol.L-1,CA0、CB0均为0.004 kmol.L-1,求：,已二酸的转化率分别为xA=0.5、0.6、0.8所需的反响时间分别为多少？,假设每天处理已二酸2400kg，转化率为80%，每批操作的辅助时间为1小时，试计算确定反响器的体积大小。,假设在PFR反响器中，转化率为80%，操作条件和产量与间歇反响器条件一样，试计算PFR反响器的有效容积。,假设在CSTR反响器中，转化率为80%，操作条件和产量与间歇反响器条件一样，试计算CSTR 反响器的有效容积。,解：,求到达一定的转化率所需时间：,计量方程式中，A、B的初始浓度相同，那么反响动力学方程可写为：,由于反响为液相等温过程，故可按恒容处理，可将数据代入操作方程求解：,计算结果,x,A,=0.5 t=2.10h,x,A,=0.6 t=3.18h,x,A,=0.8 t=8.47h,反响器体积的计算,VT=vT(t+t0),FA0=2400/(24*146)=0.685kmol/h,vT=0.685/0.004=171L/h,生产周期=反响时间+辅助时间=t+t0=8.47+1=9.47h,反响有效体积：,V=vT(t+t0)=171*9.47=1619L,平推流反响器,全混流反响器,间歇反响器到达80%的转化率，V1.63m3,平推流反响器到达80%的转化率，V1.45m3,全混流反响器到达80%的转化率，V7.23m3,练习题,试计算转化率到达90%时，所需间歇反响器的有效容积是多少?,