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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7 组合反应器组合反应器 为了节约能源，提高经济效益，现代化为了节约能源，提高经济效益，现代化工装置需要有较大规模和对产品进行深加工装置需要有较大规模和对产品进行深加工的能力，单台反应器很难满足要求。工的能力，单台反应器很难满足要求。怎么办怎么办?将将相同或不同型式和大小的单个反应相同或不同型式和大小的单个反应器组合器组合起来使用。起来使用。请举例说明请举例说明经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购
2、买商品的价款或接受服务的费用 年产年产30万吨乙烯生产装置：万吨乙烯生产装置：10台台管式管式裂解炉裂解炉并联并联；釜式高压法生产低密度聚乙烯：釜式高压法生产低密度聚乙烯：单釜单釜双釜双釜串联，转化率从串联，转化率从18%24%。一般地，反应器一般地，反应器 并联并联操作操作增大处理能力增大处理能力 串联串联操作操作提高反应深度提高反应深度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用对国内大型石油化工企业的调查表明：对国内大型石油化工企业的调查表明：并联操作并联操作反应器：常采用反应器：常采用相同相同的的操
3、作操作条件条件和和结构尺寸结构尺寸；串联操作串联操作反应器：不但反应器：不但大小和类型大小和类型各各不相同不相同，实际运行，实际运行工艺状况工艺状况（如（如T、搅拌速、搅拌速度等）绝大部分各度等）绝大部分各不相同不相同。因此，串联操作反应器一般采取因此，串联操作反应器一般采取逐个逐个计算计算方法进行设计。方法进行设计。常见的组合反应器常见的组合反应器?经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用理理想想反反应应器器的的组组合合经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔
4、偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 工业生产上为了适应不同反应的不工业生产上为了适应不同反应的不同要求，常应用并联、串联或串并联组同要求，常应用并联、串联或串并联组合的反应器。合的反应器。循环反应器循环反应器 平推流反应器的串联平推流反应器的串联 平推流反应器的并联平推流反应器的并联 全混流反应器的串联全混流反应器的串联 全混流反应器的并联全混流反应器的并联 不同型式反应器的串联不同型式反应器的串联 作业作业经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用63.7.1 循环反应器循环反应器 在工业上，
5、为了控制反应物的合适浓在工业上，为了控制反应物的合适浓度以便于控制度以便于控制 T、xA和收率，同时又需使物和收率，同时又需使物料在反应器内有足够的停留时间、一定的料在反应器内有足够的停留时间、一定的线速度，常采用将部分物料进行循环的操线速度，常采用将部分物料进行循环的操作方法。作方法。如如：循环循环平推流平推流反应器可使原为反应器可使原为平推流的反平推流的反应器具有全混流的某种特征。应器具有全混流的某种特征。图图3-11循环操作的管式、塔式反应器。循环操作的管式、塔式反应器。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接
6、受服务的费用7循环平推流反应器循环平推流反应器？将平推流反应器出口的反应产物部分返将平推流反应器出口的反应产物部分返回到入口处与原始物料混合，然后再进入回到入口处与原始物料混合，然后再进入反应器反应的反应器。反应器反应的反应器。广泛用于自催化反应、生化反应和某些广泛用于自催化反应、生化反应和某些自热反应。自热反应。(3-23)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用8则循环操作的平推流反应器的设计方程为：则循环操作的平推流反应器的设计方程为：图解计算：图图解计算：图3-13、3-12 当当0时，即为平推流
7、反应器，即在时，即为平推流反应器，即在反应器内不存在反应器内不存在“返混返混”；随着随着的增大，器内反应流体的的增大，器内反应流体的“返混返混”随之加大，当随之加大，当时相当于全混流反应时相当于全混流反应器。器。(3-32)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用9 故可通过故可通过控制控制循环操作的循环操作的循环比循环比来实来实现对反应器内现对反应器内“返混返混”的控制的控制，即所需反，即所需反应器的容积应器的容积V 将取决于将取决于。例例3-7经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增
8、加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 当当PFR的长度受到设备制造、安装及的长度受到设备制造、安装及操作等限制，操作等限制，不允许做得过长不允许做得过长，就需采用，就需采用多个多个串联串联。3.7.2 平推流反应器的串联平推流反应器的串联V1,1V2,2VN,NVi,ixA0 xA1xA2xAi-1xAixANxAN-1 xA1，xA2，xAN为组分为组分A离开反应器离开反应器1，2，N 时的转化率。时的转化率。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用对组分对组分A作第
9、一个反应器的物料衡算。作第一个反应器的物料衡算。同理，对第同理，对第 i 个反应器：个反应器：对串联的对串联的N 个反应器而言：个反应器而言：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用若每个反应器内的若每个反应器内的(-(-rA)数学表达式一样，则：数学表达式一样，则：所以，总体积为所以，总体积为V 的的N个个PFR串联，其串联，其最终转化率与一个体积为最终转化率与一个体积为V 的单个的单个PFR 所所能获得的转化率相同。能获得的转化率相同。(3-13)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要
10、求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用即：若即：若v0、CA0、xAf 相同，操作相同，操作T也相同，多也相同，多级串联级串联PFR的总体积和单级相同。的总体积和单级相同。平推流反应器的串联组合，可以根据平推流反应器的串联组合，可以根据上述原理简化为单一反应器。上述原理简化为单一反应器。V1,1V2,2VN,NVi,ixA0 xA1xA2xAi-1xAixANxAN-1 V总总=V1+V2+Vi+VNxA0 xAN经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 当当处理的物
11、料量过大处理的物料量过大，以致单个反应，以致单个反应器的器的直径过大直径过大而难于制造时，可采用而难于制造时，可采用PFR并联并联操作。操作。如如有机化工中的管壳式反应器：反应管数有机化工中的管壳式反应器：反应管数量达数千根，每个反应器的计算与单个相量达数千根，每个反应器的计算与单个相同。同。并联原则并联原则？为使所需为使所需总反应体积最小总反应体积最小，应保证各，应保证各个反应器个反应器出口物料组成相同出口物料组成相同。why3.7.3 平推流反应器的并联平推流反应器的并联经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受
12、服务的费用即：相即：相同类型同类型反应器反应器并联并联操作，当各反应操作，当各反应器器出口出口物料物料组成相同组成相同时，反应体积能够得时，反应体积能够得到到最有效的利用最有效的利用，否则？，否则？高高xA物料被物料被低低 xA出料稀释，出料稀释，降低总降低总 xA。如何满足上述条件？如何满足上述条件？并行线上每条支流并行线上每条支流的的Vi/Fi 或或i 相同相同，保证各支流汇合时保证各支流汇合时产物浓度相同产物浓度相同，每条支，每条支流出口浓度流出口浓度=混合后浓度。混合后浓度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价
13、款或接受服务的费用 V1 V2 VN(FA0)2FA0CA0 xA0(FA0)1(FA0)NCAxA满足以上条件，对第满足以上条件，对第 i个反应器有：个反应器有：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用式中：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用所以所以：N个个PFR并联操作，与一个和其总体积并联操作，与一个和其总体积相同的单个相同的单个PFR作用相同。作用相同。根据根据PFR并联的特点，计算各支流的并联的特点，
14、计算各支流的物料流率。物料流率。V1 V2 VN(FA0)2FA0CA0 xA0(FA0)1(FA0)NCAxAV总总=V1+V2+Vi+VNCAxAFA0=(FA0)1+(FA0)2+(FA0)N经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用例例3-5 练习练习：如图所示的平推流反应器组，包括：如图所示的平推流反应器组，包括两股平行支路，两股平行支路，D支路由体积为支路由体积为50L和和30L的两台反应器串联而成，的两台反应器串联而成，E支路有一台体积支路有一台体积为为40L的反应器，求总进料中进入支路的反应
15、器，求总进料中进入支路D的的物料分率为多少？物料分率为多少？V1=50LDE V2=30L V3=40L经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 如果要求反应过程中温度均匀，需采如果要求反应过程中温度均匀，需采用用CSTR。CSTR无论是在绝热或是与外界有热交无论是在绝热或是与外界有热交换情况下反应，过程基本上是等温的。换情况下反应，过程基本上是等温的。多级串联全混流反应器的性能（粗略分析）多级串联全混流反应器的性能（粗略分析）多级串联全混流反应器的计算（理论推导）多级串联全混流反应器的计算（理论推导）应
16、用及实例应用及实例多级串联全混流反应器的图解计算多级串联全混流反应器的图解计算多级串联全混流反应器的优化多级串联全混流反应器的优化3.7.4 全混流反应器的串联全混流反应器的串联经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7.4.1 粗略分析粗略分析浓度和速率变化情况浓度和速率变化情况：PFR：CA沿反应器长度沿反应器长度逐渐降低逐渐降低；CSTR：反应物进入反应器后：反应物进入反应器后立即下立即下降降到到CAf，反应在，反应在较低较低 CA下进行，下进行，-rA低低；xAf-rAf n0不可逆反应，不可
17、逆反应，-rA随随CA降低而降降低而降低，和低，和CSTR相比，相比，PFR更为更为有效有效。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用推动力推动力：相同条件下，相同条件下，PFRCSTR。PFRCSTR经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用如何提高过程的推动力和如何提高过程的推动力和-rA？采用采用多釜串联多釜串联。也就是：采用也就是：采用N个串联个串联CSTR来进行原来进行原来由一个来由一个CSTR所进行的反应，
18、除最后一个所进行的反应，除最后一个反应器外的所有反应器都在比原来反应器外的所有反应器都在比原来高高的的CA下进行反应，下进行反应，减少减少了混合作用所产生的了混合作用所产生的稀稀释效应释效应。Why串联串联CSTRCSTR中浓度的变化中浓度的变化？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 可看出，可看出，N个全混釜串联操作时，个全混釜串联操作时，CA逐步逐步下降下降，使得串联釜数增加时，多台，使得串联釜数增加时，多台全混釜串联操全混釜串联操作时的性能接近于作时的性能接近于PFR的性能的性能。CA入入经营者
19、提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用串联串联CSTRCSTR的推动力的推动力经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用因此若干个因此若干个CSTR串联使用，可使：串联使用，可使：反应物反应物浓度浓度逐渐降低，从而提高逐渐降低，从而提高反应反应速率速率。过程过程推动力推动力增加。增加。串联釜数串联釜数N 越多越多，所需，所需总容积越小总容积越小，越接近于越接近于PFR的性能。的性能。(？)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
20、，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7.4.2 理论推导理论推导 设有如图设有如图3-8所示所示多釜串联多釜串联系统，各釜系统，各釜均为均为理想理想全混釜，釜与釜间没有物料全混釜，釜与釜间没有物料混合混合，反应过程中容积反应过程中容积变化变化可忽略。可忽略。对任意对任意第第 i 釜釜作组分作组分A的的物料衡算物料衡算：FAi-1=FAi+(-(-rA)i iVi+0 FA0(1-(1-xAi-1)=FA0(1-(1-xAi)+(-(-rA)i iVi 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增
21、加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 该式该式适用于串联全混釜中任一釜适用于串联全混釜中任一釜，计，计算中注意要用该釜的算中注意要用该釜的V 及该釜及该釜T 下的下的(-rA)。该式既适用于该式既适用于各釜操作各釜操作T相同相同的情况，的情况，也适用于也适用于各釜各釜 T 不同不同的场合。的场合。恒容系统恒容系统：(3-14)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用注意：串联反应器组中，串联反应器组中，前一个反应器的出前一个反应器的出口物料就是后一个反应器的进料口物料就是后一个反应器的进料；
22、若反应动力学关系可用代数方程式表若反应动力学关系可用代数方程式表示，则可利用动力学方程和上面的公式从示，则可利用动力学方程和上面的公式从第第1釜开始釜开始逐釜计算逐釜计算。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用串联全混釜的计算串联全混釜的计算 一般已知反应的动力学规律，求解：一般已知反应的动力学规律，求解：每个反应器的出口物料组成每个反应器的出口物料组成 CAi；计算物料通过反应器的计算物料通过反应器的，进而求出，进而求出反应器反应器V。下面以一级反应和二级反应为例说明。下面以一级反应和二级反应为例说明
23、。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 A.一级反应一级反应 AP（恒容）（恒容）-rA=kCA第第1釜釜：第第2釜：釜：CA3，CAN?经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用若各釜若各釜 T 和和 V 都相等，则都相等，则所以所以(3-15)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 串联反应器组总的串联反应器组总的空时空
24、时N经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 当当N，根据洛必托法则可求出，根据洛必托法则可求出总总的的极限值：极限值：讨论：讨论：若该反应在若该反应在PFR中进行，达到相同中进行，达到相同xAf，P？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 表明：表明：无限个全混釜串联时，其性能相无限个全混釜串联时，其性能相当于当于PFR。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额
25、为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 以以N/P为纵坐标，以为纵坐标，以 1-xAN为横坐标为横坐标，作图作图3-24可比较当可比较当v0、T 与与xA相同时，相同时，串联串联反应器组反应器组所需所需总反应体积与单个平推流反总反应体积与单个平推流反应器应器所需所需反应体积反应体积。当当v0、T 相同相同时：时：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用N个串联全混流反应器与平推流反应器体积个串联全混流反应器与平推流反应器体积比较比较经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损
26、失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用结论结论:串联釜数串联釜数N 一定时，一定时，xAf 越大，越大，VN/VP之比越大之比越大；xAf一定时，一定时，N 越大，越大，VN/VP之比越之比越小小；即串联全混釜数目越多，反应器组所；即串联全混釜数目越多，反应器组所需总容积需总容积VN越少，越少，逐渐逐渐VP。N时，时，VN=VP；单单釜操作变为釜操作变为两两釜串联，总体积釜串联，总体积减少减少量最量最明显明显；N6时，再增加串联釜数减少时，再增加串联釜数减少的反应体积很有限，要从经济上权衡。的反应体积很有限，要从经济上权衡。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的
27、要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 虚线虚线 k：无因次反应速率数群无因次反应速率数群 含义？含义？表示表示 k(T 与反应系统总接触时间）一与反应系统总接触时间）一定时，串联釜数定时，串联釜数 N 与与 xAf 的关系，的关系，N 不同，不同，xAf 也不同也不同；k值越大，值越大，N 对对 xAf 影响越明显影响越明显。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 分组讨论：分组讨论：二级不可逆反应二级不可逆反应 2AP 或或 A+BP（CA0=CB0）在）在串
28、联全混釜中进行时的情况串联全混釜中进行时的情况 B.二级不可逆反应二级不可逆反应可得到类似的结果可得到类似的结果经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用N个串联全混流反应器与平推流反应器体积比较个串联全混流反应器与平推流反应器体积比较回例经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7.4.3 应用及实例应用及实例应用上二图，或通过计算可解决下列问题：应用上二图，或通过计算可解决下列问题：比较比较 xA,PFR=xA,
29、CSTR时，时，VN/VP 的比的比值；值；当当VN=VP时，比较二者所能达到的时，比较二者所能达到的转化率转化率 xA,PFR和和 xA,CSTR；增加全混釜的体积增加全混釜的体积 V 与全混釜串联与全混釜串联（增加釜数（增加釜数N）对）对 xA的影响的影响经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 例例3-10 某液相反应某液相反应 A+BP+S，已知，已知如下数据：如下数据：V=1m3，v0=0.5m3/min，k=100m3/molmin，CA0=CB0=0.05mol/m3。试求：试求：若反应在一
30、若反应在一PFR反应器中进行，所能反应器中进行，所能达到的转化率；达到的转化率；反应在一反应在一CSTR反应器中进行，达到反应器中进行，达到与与PFR相同转化率，所需反应器大小；相同转化率，所需反应器大小；若若CSTR的的V=1m3，所能达到的转化，所能达到的转化率？率？见图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 例例2 某液相二级反应在单个全混釜中进某液相二级反应在单个全混釜中进行，动力学方程行，动力学方程-rA=kCA2，出口转化率，出口转化率xA=0.5，若使用一个体积为原反应器六倍的全，若使用一
31、个体积为原反应器六倍的全混釜，出口转化率为何值？使用与原反应混釜，出口转化率为何值？使用与原反应器体积相同的器体积相同的PFR，出口转化率为多少？，出口转化率为多少？例例3 上例的反应，若新增一个体积相同上例的反应，若新增一个体积相同的全混釜反应器与原釜串联操作，转化率的全混釜反应器与原釜串联操作，转化率可提高到何值？可提高到何值？见图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7.4.4 图解计算图解计算 当当n1时，用解析法计算各釜浓度较麻时，用解析法计算各釜浓度较麻烦，每次需解一个烦，每次需解一个n
32、次方程；次方程；同样，若同样，若v0和和xA确定，选定釜数和釜容确定，选定釜数和釜容积，需用试差法，运算过程繁琐，可用图积，需用试差法，运算过程繁琐，可用图解法。解法。图图3-9经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用步骤步骤?首先根据动力学方程式或实验数首先根据动力学方程式或实验数据作出操作温度下的据作出操作温度下的(-rA)CA的的关系曲线关系曲线（反应速率曲线反应速率曲线）；）；在同一图上，根据物料衡算式作出在同一图上，根据物料衡算式作出相同浓度下某级反应器的相同浓度下某级反应器的(-rA)CA操作
33、线操作线（物料衡算线物料衡算线）；）；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 此式表示第此式表示第 i 釜进出口浓度与反应速率釜进出口浓度与反应速率的关系。的关系。该操作线为一直线，斜率该操作线为一直线，斜率 ，横坐标上的截距为横坐标上的截距为CAi-1。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 速率曲线与物料衡算线的速率曲线与物料衡算线的交点交点(A点点)，同时，同时满足动力学方程和物料衡算式，是该反应器的满足动
34、力学方程和物料衡算式，是该反应器的操操作点作点，对应，对应坐标值坐标值即为该反应器的即为该反应器的(-rA)i 和和CAi。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 具体求算时，以具体求算时，以CA0为起点，逐个求得为起点，逐个求得CA1、CA2 直到直到CAN等于或略小于规定出口浓度。所等于或略小于规定出口浓度。所作平行线根数作平行线根数=反应器的釜数反应器的釜数N，图，图3-9。若各釜反应温度不同？若各釜反应温度不同？作出不同作出不同T下的动力学曲线，求出其与相应下的动力学曲线，求出其与相应T下操作线
35、的交点。下操作线的交点。第第1釜操作温度为釜操作温度为T1,第第2、3釜为釜为T2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用若各釜体积不同若各釜体积不同？各釜物料衡算线各釜物料衡算线(操作线操作线)斜率不同，斜率不同，即各组物料衡算线即各组物料衡算线 不平行不平行。局限性局限性?图解法图解法只适用只适用于于反应速率反应速率可用可用单一组单一组分浓度分浓度表达的单一反应，对平行、连串等表达的单一反应，对平行、连串等复合反应不适用。复合反应不适用。优点优点?只要能绘制出动力学曲线，不一定要只要能绘制出动力学曲线
36、，不一定要了解反应机理，了解反应机理，使用方便使用方便。例例3-6经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.7.4.5 优化优化 结合动力学方程和全混釜的性能方程，结合动力学方程和全混釜的性能方程，通过计算可确定两釜大小的最佳比率。通过计算可确定两釜大小的最佳比率。两釜温度相同时：两釜温度相同时：n=1，采用等容釜最好；，采用等容釜最好；n0，小釜宜在前；，小釜宜在前；n0，大釜宜在前，大釜宜在前经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品
37、的价款或接受服务的费用 当进出口物料组成相同且操作温度相同当进出口物料组成相同且操作温度相同时，总体积为时，总体积为V 的的N个全混釜并联操作与一个全混釜并联操作与一个体积为个体积为V的单个全混釜处理物料量相同。的单个全混釜处理物料量相同。3.7.5 全混流反应器的并联全混流反应器的并联经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.3.3 图图3-10 3.7.6 不同型式反应器的串联不同型式反应器的串联经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购
38、买商品的价款或接受服务的费用分组讨论分组讨论 比较等温下两个体积相同的理想反应器比较等温下两个体积相同的理想反应器组合（七种形式）进行一级不可逆反应的组合（七种形式）进行一级不可逆反应的出口浓度出口浓度CAf（转化率（转化率xAf）设设 T 相同，进料流率相同，进料流率 v0，反应物初始，反应物初始浓度浓度CA0，反应器体积均为，反应器体积均为VR。图图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用反应器反应器 组合组合并联并联串联串联CSTR +CSTR PFR +CSTRCSTR +PFRPFR +PFR图
39、图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用总结总结：(c)与与(d)等效，等效，(e)与与(f)等效等效浓度：浓度：CAf,f=CAf,eCAf,d=CAf,cCAf,bCAf,a转化率转化率：(a)(b)(c)、(d)(e)、(f)图图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.两个全混流反应器串联进行等温一级不两个全混流反应器串联进行等温一级不可逆反应，进出口浓度可逆反应，进出口浓度C0、C2为已知，求：为已知，
40、求：要使总体积最小，第一个反应器出要使总体积最小，第一个反应器出口浓度口浓度C1为多少？为多少？若改用两个平推流反应器串联，反若改用两个平推流反应器串联，反应器体积可减少到多少？应器体积可减少到多少？反应器的组合作业反应器的组合作业经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.已知某均相反应，反应速率已知某均相反应，反应速率-rA=kCA2，k=17.4mL/(molmin)，物料密度恒定为，物料密度恒定为0.75g/mL，加料流率为，加料流率为7.14L/min，CA0=7.14mol/L，反应在等温下进
41、行，试计反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？算下列方案的转化率各为多少？两个体积两个体积0.25m3的全混流反应器串联；的全混流反应器串联；一个一个0.25m3的全混流反应器，后接一个的全混流反应器，后接一个0.25m3的平推流反应器；的平推流反应器；一个一个0.25m3的平推流反应器，后接一个的平推流反应器，后接一个0.25m3的全混流反应器；的全混流反应器；两个两个0.25m3的平推流反应器串联。的平推流反应器串联。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.液相自催化反应液相自催化反应
42、AP，反应速率，反应速率 -rA=kCACP，k=10-2m3/(kmols)，进料进料体积流率体积流率v0=0.002m3/s，进料浓度，进料浓度CA0=2kmol/m3，CP0=0，问当，问当xA=0.98时，时，下列各种情况下的反应器体积。下列各种情况下的反应器体积。单个平推流反应器；单个平推流反应器；单个全混流反应器；单个全混流反应器；两个等体积全混流反应器串联。两个等体积全混流反应器串联。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4.某二级反应在某二级反应在0.5m3的平推流反应器中进的平推流反应
43、器中进行时转化率可达行时转化率可达0.9，若改用单个全混釜操，若改用单个全混釜操作，反应温度相同时需多大反应器？用两作，反应温度相同时需多大反应器？用两个相同体积的全混釜串联操作需要总反应个相同体积的全混釜串联操作需要总反应体积多大？用一个体积多大？用一个0.5m3的全混釜操作可达的全混釜操作可达到的转化率为多少？到的转化率为多少？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用练习练习：反反应应 A+BC，A与与B等等摩摩尔尔投投料料，实实验验测测得得动动力力学学方方程程为为(-rA)=kCACB，70时时k=
44、3.310-5m3/kmols，CA0=4kmol/m3，若若每每天天处处理理2400kgA，转转化化率率为为0.8，A的的分分子子量量为为146，试试计计算算下下列列情情况况下下所所需需反反应应器器的的大小。大小。平推流反应器；平推流反应器；单个全混流反应器。单个全混流反应器。用用两两个个等等体体积积全全混混流流反反应应器器串串联联，且且B极大过量。极大过量。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.8 非等温过程非等温过程 几乎所有化学反应都有一定热效应，几乎所有化学反应都有一定热效应，热效应大小不
45、同，将导致反应器中不同的热效应大小不同，将导致反应器中不同的温度分布温度分布。温度是影响化学反应速度最敏感的因温度是影响化学反应速度最敏感的因素。素。选择和控制反应过程的温度是反应器选择和控制反应过程的温度是反应器设计中的重要问题。设计中的重要问题。why 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用实验室反应温度控制实验室反应温度控制？大型工业反应器温度控制大型工业反应器温度控制？控制控制 T 要求一定传热速率，受到许多要求一定传热速率，受到许多限制。限制。大型反应器单位容积的大型反应器单位容积的传热面积较
46、小传热面积较小；随设备加大，传热随设备加大，传热经济问题经济问题越来越突出，越来越突出，使反应器的使反应器的传热和温度控制成为反应器开传热和温度控制成为反应器开发中的难题发中的难题。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用讨论：讨论：某厂搅拌釜反应器由某厂搅拌釜反应器由12m3放大到放大到30m3后发现传热显著变差，该反应器是由夹套后发现传热显著变差，该反应器是由夹套冷却剂冷却的，试分析原因。冷却剂冷却的，试分析原因。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的
47、金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用选择反应温度需考虑选择反应温度需考虑?选择反应温度时，要选择反应温度时，要全面分析全面分析 T 对化对化学反应的影响；学反应的影响；着重考虑着重考虑 T 对对-rA、产物分布产物分布（复合反（复合反应）、应）、安全和经济效益安全和经济效益等方面的影响。等方面的影响。回忆：回忆：反应器型式的选择？反应器型式的选择？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 下面从三方面研究温度对反应器性能的下面从三方面研究温度对反应器性能的影响：影响：操作温度的选择；操作温度的选择；
48、非等温过程反应器的性能及计算；非等温过程反应器的性能及计算；全混流反应器的热稳定性全混流反应器的热稳定性。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.8.1 操作温度的选择操作温度的选择反应过程？反应过程？根据反应进行时根据反应进行时温度变化温度变化情况，分为情况，分为等温过程等温过程和和非等温过程。非等温过程。依照物系是否与外界进行依照物系是否与外界进行热交换热交换，分，分为为绝热过程绝热过程和和非绝热过程。非绝热过程。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔
49、偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用等温过程等温过程？反应所发生的热量（或所需要的热量）反应所发生的热量（或所需要的热量）全部由载热体带走（或提供），或由系统全部由载热体带走（或提供），或由系统向周围环境传出，从而维持反应的向周围环境传出，从而维持反应的温度恒温度恒定不变定不变。非等温过程非等温过程（变温操作变温操作）？）？反应过程中系统温度有反应过程中系统温度有变化变化的操作。的操作。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用绝热过程绝热过程？物系在反应过程中不与外界换热。物系在反应过程中不与外
50、界换热。非绝热过程非绝热过程？物系在反应过程中与外界换热。物系在反应过程中与外界换热。选型设计时应对加入或除去热量的方选型设计时应对加入或除去热量的方式作出分析判断，根据不同的式作出分析判断，根据不同的反应特点和反应特点和温度效应温度效应，采用不同的方式，如等温、非，采用不同的方式，如等温、非等温或绝热。等温或绝热。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 注意：确定工业反应器的操作条件，不能仅确定工业反应器的操作条件，不能仅仅考虑仅考虑rA最大，反应器最大，反应器 V 最小要求，须最小要求，须全面分析整