化学反应工程陈甘棠主编第三章均相等温反应器.ppt

《化学反应工程》第三章主要探讨的是均相等温反应器的设计和操作，涉及的关键概念和技术包括微观流体和宏观流体的定义、停留时间分布、返混、理想流动和非理想流动。理想流动分为平推流（无返混）和全混流（完全混合）两种极端情况，而实际中的流动通常介于两者之间，即非理想流动。 反应器操作中的几个常用名词包括反应时间和停留时间。停留时间指的是物料进入反应器到离开反应器的时间，而反应时间则是指物料开始反应到某一转化程度所需的时间。空时是单位时间内反应器能够处理的物料体积，空速则等于空时的倒数，表示单位时间内反应器入口物料的体积流速。 章节中提到了两种主要的反应器类型：间歇反应器（Batch Reactor, BR）和平推流反应器（Plug Flow Reactor, PFR）。间歇反应器一次性进料和出料，内部物料浓度和温度均匀，但会随时间变化，适用于小批量、多品种的精细化工生产。平推流反应器则模拟了理想中的平推流状态，物料沿反应器轴向推进，不存在返混，适合处理连续流动的物料。 对于反应工程计算，设计型计算和操作型计算是核心。设计型计算通常已知初始条件，目标是计算所需的时间或体积；操作型计算则相反，需要根据已知的反应器参数预测出产物的转化率或温度。在等温恒容过程中，物料衡算是基本的计算工具，可以通过物料衡算方程和动力学方程来解决问题。 对于间歇反应器，物料衡算通过积分可以得到设计方程，用于求解反应时间或反应器体积。例如，对于一阶反应，可以积分动力学方程来得到反应时间与转化率的关系，而在后期，随着转化率增加，反应速率下降，导致反应时间显著增加。 在平推流反应器中，由于物料沿反应器轴向无返混，其操作更接近理想流动，计算相对简单，但实际操作中仍需考虑非理想流动的影响。 此外，章节还提到了辅助操作时间、操作周期、有效体积和装料系数等概念，这些都是评价反应器效率和设计的重要参数。计算这些参数有助于优化反应器的操作和提高生产效率。 化学反应工程中的均相等温反应器设计和操作涉及流体流动模型、停留时间分布、反应器类型及计算方法等多个方面，理解并掌握这些知识点对实际的化工生产过程至关重要。通过深入学习和实践，可以更好地选择和设计适合特定反应的反应器，以实现高效的化学反应。