理想流动反应器有哪些

第二章 理想流动反应器

研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、设计和优化的基础。 根据流体流动质点的返混情况｛非理想流动模型

本章主要介绍理想流动模型的反应器，包括平推流反应器和全混流反应器。 §2.1反应器流动模型

反应器中流体流动模型是相对连续过程而言的。

间歇反应器：反映温度、浓度仅随时间而变，无空间梯度

所有物料质点在反应器内经历相同的反应时间

连续反应器：停留时间相同：平推流反应器（图示） 停留时间不同：全混反应器 （图示） 一、理想流动模型

1、平推流模型 活塞流或理想置换模型

特点：沿物流方向，反应混合物T、C不断变化，而垂直于物流方向的任一截面（称径向平面）上物料的所有参数，如：C、T、P、U等均相同。

总而言之，在定态情况下，沿流动方向上物料质点不存在返混，垂直于流动方向上的物料质点参数相同。

实例：长径比很大，流速较高的管式反应器。

2、全混流模型 理想混合或连续搅拌槽式反应器模型

特点：在反应器中所有空间位置的物料参数（C、T、P）都是均匀的，而且等于物料在反应器出口处的性质。

实例：搅拌很好的连续搅拌槽式反应器。 关于物料质点停留时间的描述： ① 年龄：指反应物料质

3-8理想流动反应器中多重反应的选择率

3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率一. 平行反应 --- 一个反应物1

L(主反应) M(副反应)( E2 E1 ) RT

A2

rA = k0 e1. 温度效应

E / RT

CA

n

rA L =e rA M

CA

n1 n2

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

3-8理想流动反应器中多重反应的选择率

3-8 理想流动反应器中多重反应的选择率

平行反应

2. 浓度效应若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

rA L =e rA M

( E 2 E1 ) RT

CA

n1 n2

平推流反应器，低的单程转化率 平推流反应器， 全混流反应器，加入稀释剂； 全混流反应器，加入稀释剂； 反应后物料循环

3-8理想流动反应器中多重反应的选择率

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1

L(主反应) M(副反应)

A+B2

rL = k1C Cn1 A

第三章 理想流动均相反应器设计题解

1、[间歇反应器与全混釜恒容一级]

有一等温操作的间歇反应器进行某一级液相反应，13分钟后,反应物转化了70%.今拟将此反应转至全混流反应器,按达到相同的转化率应保持多大的空速?

?CA解:㏑CA0=kt, CA0 =0.7 ， CA=0.3CA0 CACA0间歇釜中∴㏑0.3=－13k， k=0.0926 min

-1

在全混釜中τ=VR=CA0 XA=0.3?0.7=25.2 min 0.0926V0k CA -1

11∴空速S=?=25.2=0.0397min-1

2、[平推流恒容一级]

有一个活塞流管式反应器于555K,0.3MPa压力下进行A→P气相反应,已知进料中含30%A(mol)，其余70%为惰性物料.加料流量为6.3mol/s.该反应的动力学方程为rA=0.27CA

3

mol/m·s,要求达到95%转化.试求⑴所需的空时? ⑵反应器容积? 解: τ

VRP =V0111=k㏑CA0=k㏑PA0=k㏑PACAFA0PCA0yA0yA11=1㏑1?1x=0.27㏑1?0.95=11.1 S kA∴VR =τ而CA0=

P·

v0=τ

PA0RT3?0.3=0.082=0.0198mol/L=19.

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

2.3 反应器的设计计算

反应器的机械设计遵照AS1210（无明火压力容器）标准。反应器将由低合金铬钢制成，用矿渣棉保温，由圆柱裙座和水泥地基支撑。 2.3.1 列管数的计算

本设计采用的列管规格为φ32?3.5mm，长度为3米，催化剂堆积高度为2.8米，催化剂的类型为:五氧化二钒和二氧化钛,载体为6mm瓷球，支撑方式为金属丝网和夹环[18]。

根据《化工设计项目设计手册》可知，类列管的烃负荷为340g/（管*h）。 根据物料衡算可知烃进料为6622Kg/h 则所需的列管数为：6622/0.34=19476.5根 即需要列管19480

列管以正三角形排列,管心距为40mm 根据公式： NT=3a(a+1)+1

NT----排列在六边形内的列管数 a------六边形的层数 设 a=78 NT =3×78×(78＋1)＋1=18487

设每个弓形排列列管数为172根，则弓形部分列管排列数为： 172×6=1032根；

总计：18487+1032=19519根，但因为反应器中间部位的三圈管子作为支撑，并不进行反应，所以在进行排列时要减去这三圈管数，

实验讲义

连续流动反应器中的返混测定

A 实验目的

本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度，从而认识限制返混的措施。本实验目的为

(1) 掌握停留时间分布的测定方法。

(2) 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系。

(3) 了解模型参数n的物理意义及计算方法。

B 实验原理

在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时，我们可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一 一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接表达。

物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f t 和停留时间分布函数F t 。停留时间分布密度函数f t 的物理意义是：同时进入的N个流体粒子中，停留时间介于t到t+dt间的流体粒子所占的分率dNN为f t dt。停留时间分布函数F t 的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t的物料的分率。

停留时间分布

反应器吊装

目 录

1.0 工程概述 ..................................................................................... 1 2.0 主要人员职责 ........................................... 错误！未定义书签。 3.0 编制依据： ................................................................................. 1 4.0 吊装实物量 ................................................................................. 2 5.0 吊装原则 ..................................................................................... 2 6.0 吊装平面布置（见平面布置图） .............................................

微流控反应器制备纳米磷酸铁锂相关研究进展

微流控反应器是利用精密加工技术制造的、特征尺寸在10~1000微米之间的微型反应器。微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。但是微反应器最大的缺点是固体物料无法通过微通道，如果反应中有大量固体产生，微通道极易堵塞，导致生产无法连续进行。目前这一问题主要是通过改进反应器的设计来解决。例如拜耳-埃尔费尔德微技术公司开发的阀式混合器（反应器）可以用于快速沉淀反应，基于这一技术，拜耳公司成功开发了商业化生产工艺，用于生产高性能的纳米材料。纳米材料在能源领域也有着广阔的应用，但是在纳米材料产业化过程中，能够大规模生产并且可控的手段并不多，而微反应器能够同时满足以上两个条件，未来将在能源领域有巨大的应用前景。

南京工业大学材料学院杨晖老师课题组首次利用微反应器在能源领域开展了大量的研究，相关研究成果发表在Chemical Communication (2013)49:5396-5398；Journal of Materials Chemistry A(2013)1:10429-10435；Rsc Advances(2014

本 科 毕 业 设 计 (论 文)

管式反应器设计

Design of Tubular Reactor

学 院： 机械工程学院 专业班级： 过程装备与控制工程 学生姓名： 学 号： 指导教师：

2013年 6月

毕业设计（论文）中文摘要

管式反应器设计 摘 要：这篇论文主要介绍管式反应器机械计算等相关的设计过程。本毕业设计中，通过对该设备设计的相关的国家标准和行业标准的学习，独立的设计了管式反应器。管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。管式反应器是一种适用于强放热反应的反应设备。设计的内容主要是：根据给出的工艺参数选择合适的结构类型，然后根据已经选定的型式按照国家标准和行业标准对设备的换热管、折流板、定距管、管箱等零部件进行设计，该设备主要由筒体、管箱、支座、换热管、折流板、管板及接管、法兰等组成。通过对该管式反应器的设计，进而熟悉和了解化工设备设计的一般方法和步骤，熟悉和了解化工设备相关设计标准