使用三：非绝热、非等温活塞流反响器（不作要求） 当化学反响热效应较大时，不管吸热仍是放热，选用绝热操作，将会使反响器进出口的物料温差过大。 ◆若放热：或许会引起超温，若放热可逆，则反响的平衡转化率下降； ◆若吸热：不管可逆仍是不行逆，沿轴向反响速率将越来越慢，若可逆，还将导致转化率下降； 一般都会选用列管式反响器，即由许多D较小的反响管并联操作 解决办法 对诛求无厌的一根管作物料衡算和热量衡算来调查整个反响器的工况 规划核算 * 设管径为D，则： 则物料衡算式： （1） 热量衡算式： （2） 式（1）（2）与化学反响动力学方程联立求解，即可求出转化率和反响温度沿管长的散布和到达必定转化率所需求的反响器体积，一般会用数值法求解。 Return * 使用四： 活塞流反响器的组合：并联、串联、并串联组合。 对串联的N个反响器而言： 若各个反响器的温度相同，则： * §3.8 平推流反响器（Plus Flow Reactor, PFR） 1、平推流反响器的特色 2、平推流反响器的规划方程 3、平推流反响器的操作方程 4、平推流反响器的规划方程及操作方程的详细使用 使用一：绝热活塞流反响器 使用二：循环操作的平推流反响器 使用三：非绝热、非等温活塞流反响器 使用四：活塞流反响器并联、串联、并串联组合 * Plus Flow Reactor, PFR----平推流反响器，也称活塞流反响器，如长径比（L/D）较大，流体粘度较小，流速较快的场合。 1、平推流反响器的特色 ◆定常态下，在与活动方向笔直的截面上没有流速散布； ◆在反响器的各个截面上，物料的浓度不随时刻改变； ◆流体活动方向上不存在流体质点的混合，无返混现象； ◆一切流体质点具有相同的停留时刻 ，且等于反响时刻t。 * 恒容及变容进程的方式 L v,u VR v0 PFR * ◆恒容进程 若ρ稳定，即：v=v0，则上式可写成： 液相反响：能够近似看作恒容进程； 气相反响：恒T、P下的等分子反响或恒容进程； ◆变容进程 非等分子的气相反响, A为要害组分，其胀大因子为δA，则： 由pv=nRT求出体积流量v后代入的 * 若进程恒T、P，则： 或依据界说式： Return * 2、平推流反响器的规划方程 两个问题 1、怎么样金吾不禁物料衡算体积？能够对整个反响器进行衡算吗？ 2、怎么取物料衡算的时刻单元？能够任取吗？ * 取长度为dl，体积为dVR的微元管段对物料A作物料衡算： 进入量-排出量-反响量=累积量 CA0 FA0 XA0=0 v0 dVR CAf FAf XAf=0 v FA xA FA+d FA xA+d xA xA VR d xA dVR * 对整个反响器进行积分 PFR反响器的规划方程（xA0=0的状况） * xA0≠0，则通用的PFR反响器规划方程为： ◆关于等温进程，只需将反响的速率方程代入规划方程积分求解； ◆关于速率方程较为杂乱的场合，或许要用到数值积分或图解积分求解； ◆关于非等温进程，则要结合热量衡算式（操作方程）联立求解，下面要讲到。 * 例题13 在PFR反响器中，用已二酸和已二醇出产醇酸树脂，操作条件和产值与例2相同，试核算PFR反响器的有用容积。 速率方程式：（-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，0.004kmol.L-1 若每天处理已二酸2400kg，转化率为80%， * 解： 该反响为恒容液相二级反响，故： 问题：为什么活塞流反响器的有用体体积比间歇反响器的有用体积小一些？ * 特殊状况 变容进程----规划方程原则上是相同的，仅仅在求解时，要将变容后的CA或PA与胀大率或胀大因子的联络式代入规划方程中再行积分或其它解法。 例如：关于n级不行逆反响的规划方程： Return * 3、平推流反响器的操作方程 取反响器的微元体积，列热量衡算式，依据边界条件积分即得。 CA0 FA0 XA0=0 v0 dVR CAf FAf XAf=0 v Q1 T Q2 T+dT QA Qg Q1、Q2----单位时刻由物料带入、带出的热量； QA----单位时刻内狐假虎威通过管壁传给热载体的热量； Qg----单位时刻内因反响放出的热量。 * * PFR反响器操作方程，它与规划方程联立求解，能够核算PFR反响器沿轴向的浓度及温度散布，一般会用数值法求解。 Return * 使用一： 绝热活塞流反响器 * PFR在绝热反响进程中，转化率xA与物系温度呈直线联络，见下图： 留意：是有条件的！！ * xA T T0 进料温度 xA T2 T2 1.0 等温反响 吸热反响 放热反响 ⊿Hr=0 ⊿Hr0 ⊿Hr0 * 图解法过程： 1、依据操作方程： 或 在xA~T坐标系中绘出操 作线、沿操作线A读出一系列xA值对应的反响温度T，然后代入速率方程式中核算相应于各xA下的 之值； 3、在 ~xA坐标系中绘出动力学曲线、核算曲线下面所围成的面积S， Return * 使用二：循环操作的平推流反响器 将PFR出口产品部分地返回到入口处与原始物料混合，然后进入平推流反响器进行反响。 * 在定常态下: 以β界说循环比： β=0时，为单纯的无循环流的PFR反响器； β=∞时，相当于CSTR反响器特性； * 从循环操作的PFR反响器的规划方程可知，若 及xA1可求，则反响器的体积即可求。 契合 杠杆规矩 * 图 解 示 意 * 假如红的部分面积为“1”，寻觅一个高度使如图的S1=S2，则“β”分面积为蓝域减去S1。 S1 S2 * 例15?? 有如下自催化反响，A+P?P+P，已知：CA0=1mol/L, CP0=0, k=1L/mol.s, FA0=1mol/s，今欲在一循环反响器中进行此反响，要求到达的转化率为98%。 求：当循环比分别为β=0、3时，所需反响器的体积为多少？ * 解： 关于自催化反响，其反响动力学方程可表示为： 关于恣意循环比β，其反响器规划方程式为： 将动力学方程代入规划核算式并积分得： * 当β=3时， 当β=0时，即为活塞流的状况： 图解（如下图）之可得：VR?无解 即朴实的平推流不或许完结该使命！ * * 最佳循环比： 对β求偏导并令其等于零，则可求出最优循环比的条件为： 物理含义 * 当调理β（其实便是调理反响器进口转化率xA1)，使上图中的A和B的面积持平时，循环反响器的体积是最小的，也即此刻的循环比为最优的。 Return 除此之外均匀高度则不是最低的。 *

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