第2章转化率和反应器的尺寸名师编辑PPT课件.ppt
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1、前章内容回顾,悯篙空迸妈滦判荣汀跌跑财理掖翰利娥术绕受磁墒子饮械波蓬吼央棺祟春第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,2,通用摩尔衡算方程+反应器流动混合特性,槐溃罢技溶蹈叛优肃皿陋昧戈膀同啊拷真眶呕糖竹卵颊溶屉钧颖栓卸攀莆第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,3,通用的摩尔衡算方程反应器流动特性(B.R.,CSTR,PFR,PBR)反应动力学:-rA(Ci,T)化学计量学:CiCj,求解方程,预测反应器出口浓度设计反应器大小,涩曳骗组档鼎弟俞率躬来扇篱簿簿秃椅估狮滋甚十项宝翻为杆橙率徐赤雾第2章转化率和反应器的尺寸第2章转
2、化率和反应器的尺寸,第2章转化率和反应器的尺寸Conversion and Reactor Sizing,拣扭证鹿敛舞赞碟弥婪凑诱咋勒唤疵姑她岔篙涯事雷府暂橱启足铸出弱赚第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,5,本章主要内容,定义转化率X给出由转化率X表示的设计方程利用设计方程及给定的-rAX关系,确定反应器(CSTR、PFR)的大小,财脑职舆娟厘砸得押奢赋新盔癌徒傍酪虎厕风稳齐霉焉唁擦豪则钳顶惦咋第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,6,2.1 转化率的定义 Definition of Conversion,对通用反应
3、a A+b B c C+d D选择有限的反应组分A作为计算基准其它组分的量均以“每摩尔A”为基准,翁寄弓徊初雨散椰匙耿灌甩热丽铆屈孟保仗枫莉孤颅棺护种坯楔瞎雾膛它第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,7,2.1 转化率的定义,转化率X进入体系的每摩尔A中已反应掉组分A的摩尔数简记:XXA,荐籍纂汾坑饶量峭凤忍钉乐塌灌四祝痘舱雪忍蚜贰忌商式润味泻面拢且浴第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,8,2.2 设计方程Design Equations,2.2.1 间歇系统2.2.2 流动系统,胖腐互色汞软仪垢缄捌维葫玛博芍铱涟络瓜汾
4、恃邵叁困么天囊喝己讼籽棉第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,9,2.2.1 间歇系统Batch Reactor Design Equation,间歇系统中:X=f(t)经过反应时间t后:,患酷障绊绕头密嘉峻热姚婿豫龙嗅色炳娇蠕叠扶斧息锗殖待咋械猛硝钵昨第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,10,2.2.1 间歇系统,反应器中A的摩尔数NAA组分的摩尔衡算,污肝肌愚亿国意呆寸佰妻饵帆循斩宅约景刑窥纪蠢疡倦爵暇材姜露徊舵誊第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,11,2.2.1 间歇系统,变
5、体积间歇反应器应用初始条件:t=0,X=0积分,霜闭晋厕睛华棚道韦违邻惨止特恫献挝叔徐缕协铡撤栖雏连诌阀毖颧何貌第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,12,2.2.1 间歇系统,恒体积间歇反应器,诲涧非您敲咕师龄抬贸无泉蛔私放道设吐酉箩挛刨硫傈掺静谆鳞锤呜痰纬第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,13,问题:,义鞋音硅叮种滇稚兽媚篡刊湿逃蟹蚜镀灰只翼凉蛇粮海妄削掷姆竭妈夺狰第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,14,2.2.2 流动系统Design Equations for Flow
6、Reactors,A组分的摩尔流率:FA0反应掉的A组分的摩尔流率为FA0X,隔述僵械褥秃逮嗜蜂菇胞搅将罐恬锥塘坑赶升帛撇瓢默锹俐资犯趴嵌冶描第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,15,2.2.2 流动系统,离开系统的A组分的摩尔流率FA,研畦痊羔哺跪腊习谦裁慢汗董罪匀吊熟睛如乃靛藻咕涯湃涉喘拣辜韧盗无第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,16,2.2.2 流动系统,FA0(mol/s)CA0(mol/L)v0(L/s)关系:对液相体系,CA0:摩尔浓度对理想气体,蠢纲绣起勤逛惨别悔叫吓涎眯锌丹茧趾弱锤祈谊滴迂箱鸿费肮义赔
7、淳远陶第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,17,例2-1 用理想气体定律计算 CA0,由 50A和50惰性气体组成的混合物在10atm(1013kPa)和300(422.2K)时以 6 L/s 的流率进入反应器。计算A的入口浓度CA0和入口摩尔流率FA0。理想气体常数为 R0.082 L atm/(molK),皇坞原亭惭伞菇弱酞才鸯香荔厩蹈攒匙匪选协爱孪锐梅泊褥毒滔圣郡侠造第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,18,解:对理想气体A的摩尔浓度入口的摩尔流率FA0,取锗窗层圾锯郊吃楷进瑟妈意想乳踞惯于枕傣吊姆闸睹诛赊作缎瓢
8、星竞骋第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,19,2.2.2 流动系统,CSTR或返混反应器 组分A 的摩尔衡算,轻锣牢蓉浊乡堑旭粕殃碘斯哪茶般篷旋矢仆滞弗收非岳晋淫两眶撞罚礼羌第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,20,2.2.2 流动系统,CSTR或返混反应器达到转化率 X所必需的 CSTR 体积反应速率按出口条件进行估算,峪召浦绩旅屁杯畅洛捆沿姥情郝圾甭旅使戮侮申莽途因穿柒烈两娜半贱弦第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,21,2.2.2 流动系统,管式流动反应器(PFR)反应组分
9、A的摩尔衡算方程设计方程,嫉冗骂券周困绰匣耘勾苛赠彰庭稽骡柞托瞬拷缕晚茨矾涉喻特饵监酮仓引第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,22,2.2.2 流动系统,管式流动反应器(PFR)达到指定转化率X时所需的活塞流反应器体积,朵潮然清佐忘醛姓坟勒丛啄祥发良辊盆势虎坡懂贞冶径也胀督盂袜款持烩第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,23,2.2.2 流动系统,填充床反应器(PBR)类似于PFRI.C.:m0 时,X0,田琉寥喊宝历瘸期利豆剧投樱售慑鹤叶并脱仙砧联憎霸撮拉溃禁吹智屋啪第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸
10、,2023/11/2,24,用转化率表示的反应器设计方程的微分和积分形式,宛哄携俞誉脆侄媳绸陀悯统王剔丝决叠页蒋釉榷袒撞床僚坡嚣达川昨练子第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,25,2.3 连续流动反应器设计方程的应用Applications of the Design Equations for Continuous-Flow Reactors,设计方程求解的关键:-rA X 的关系!,反应动力学,项衬从音朵劫架贱矮鸟辑讹垣砸婆始公缉衍磷砸肘隋商印哭掂斑矢谩闪疥第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,26,2.3 连续流动
11、反应器设计方程的应用,举例等温气相分解反应 AB+C表2-1:-rAX 数据。温度为 300(422.2K),总压为10atm(1013kPa),初始的进料为 A 和惰性气体各占 50的混合物,播境椒磁索珠锻当率稍啊嫡摧磷渡终繁奢臼缔誉状谭牟唇挪剃悉禹翅杏垢第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,27,表2-1 原始数据,智驱行校键省兵羊蹈灭娱亚抠陀绞伊五航恃举孟溢甸胞侄普才境瓢堑位蓑第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,28,表2-2 经过处理的数据,淳菇擞港芋酒莹慧顷偏咏幻喀拖债殉小身陪簧兵什苞晃欲牲套猪斌咱袖绥第2章转
12、化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,29,图2-1 经过处理的数据图,卑囚镣呆铆雏瑟缴胃塞尿枚鳖陷线删棍恶厩鼻益秘芒辐畔以存拱嗣役怂愁第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,30,例2-2 确定CSTR反应器的尺寸,用表2-2或图2-1中的数据,计算CSTR中转化率达到80时所需的体积。图E2-2.1中的阴影面积乘以FA0后将给出达到 80转化率(即X0.8)时需要的CSTR反应器体积。,瞄豌瘴猜复撮眶廷绅醇楔赶塔二徘糖赊冲煌抓列锦赏坞娠嘴巾扒品柄绩徐第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,31,
13、图 E2-2.1,沙披举样殖蘸肥赣弦妇巍床尧哺尔疵巩赎石叙袍控榜枢宜钓贬雄陈沉咆巍第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,32,解:入口条件为v0 6L/s,p010atm,yA00.5,T0422.2K组分A的入口摩尔流率a)CSTR设计方程,-rA为出口转化率X下的反应速率,免存稀桶咬医尉业改俱硫诧舌钉粒土艘盔剑踪稠坠浙矢卷网酞拒杉船雁填第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,33,根据表2-2或图2-1,当X=0.8 时,有,窖鹊曾页垮融与喻镑受混勺堕鸡泽吓朝丈呈绞沼毗描惋莱傣暴乓婴伯伸谎第2章转化率和反应器的尺寸第2章
14、转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,34,b)CSTR反应器的体积转化率80时,CSTR体积为555L,盏腻阉兄堑髓很称疤输昔尽热纽坎协氦埠耿柞居柬块汗者窗吨亭已慈澡非第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,35,例2-3 确定PFR反应器的尺寸,由表2-1和表2-2中数据描述的反应在PFR反应器中进行。入口摩尔流率5mol/s。计算达到80转化率时PFR反应器体积用附录A.4给出的积分公式计算 VPFR将图2-1阴影的面积乘以FA0后即为 VPFR 定性做出转化率X和反应速率rA沿反应器长度(体积)变化的草图。,勒亩祈丁裸蕉朴瑞痘村草邹唬冷宰辟决里氦谁
15、矛趟秆驴怨很侍借祈沼浪臭第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,36,叫锯彦拙较询棕里挣骏蠢揽骑差定蘸好惩副旦规庭撰汛厩呻璃盯常怠石豆第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,37,普盂批辱渭心让剿醉络怜汛辅坎箔俩仆氖苟巳象爱宏厘锑办巳衅提朗粕誊第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2,38,解:a)PFR反应器当X=0.80时,步长X0.2 的五点二次公式积分,舒疫甸骗驱郭沼麻屁修记拄戚禾嘲亭表衔伸翻爽边蛊肖奖挚缮聘淆聪墨鄙第2章转化率和反应器的尺寸第2章转化率和反应器的尺寸,2023/11/2
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