4、反應(yīng)器設(shè)計(jì)及操作方法的評選反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容⑴選擇的反應(yīng)器型式；⑵確定最佳工藝條件；⑶計(jì)算反應(yīng)器體積。反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程⑴動力學(xué)方程；⑵物料衡算方程；

進(jìn)入量=流出量+轉(zhuǎn)化量+積累量⑶熱量衡算方程；

進(jìn)入量=流出量+反應(yīng)熱+積累量⑷動量衡算方程。

進(jìn)入量=流出量+損失量

反應(yīng)器型式和操作方法的評選Fluidizedbedreactor固定床反應(yīng)器FixedBedReactorMovingbedreactor流化床反應(yīng)器移動床反應(yīng)器PFRCSTRBubblecolumnBubblereactor（B.R.，CSTR）Tricklebedreactor鼓泡塔鼓泡攪拌釜涓流床反應(yīng)器PFRCSTR.下列那項(xiàng)不是典型的催化劑為固體的氣體反應(yīng)器型式？ A．固定床反應(yīng)器

B.移動床反應(yīng)器

C.環(huán)管反應(yīng)器

D.流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)，下列哪些說法是正確的？

A．催化劑容易流失

B.適用于高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)

C.上部為稀相段，是主要的反應(yīng)區(qū)

D.適用于催化劑需要頻繁再生和循環(huán)操作的反應(yīng)三種反應(yīng)器基本類型間歇反應(yīng)器（BSTR）平推流反應(yīng)器（PFR）連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）優(yōu)化目標(biāo)：反應(yīng)速率反應(yīng)器比較對簡單不可逆、可逆反應(yīng)

多釜串聯(lián)反應(yīng)器…1 2 3 N計(jì)算：對任一釜對一級反應(yīng)，且第N級出口自催化反應(yīng)的操作優(yōu)化：編號連接方式總轉(zhuǎn)化率A兩個CSTR并聯(lián)0.667B兩個CSTR串聯(lián)0.75CPFR串聯(lián)CSTR0.816DCSTR串聯(lián)PFR0.816E兩個PFR并聯(lián)0.865F兩個PFR串聯(lián)0.865GCSTR與PFR并聯(lián)0.766三種反應(yīng)器基本類型間歇反應(yīng)器（BSTR）平推流反應(yīng)器（PFR）連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）優(yōu)化目標(biāo)：反應(yīng)選擇率收率反應(yīng)器比較對平行反應(yīng),串聯(lián)反應(yīng)βCAfCA0βCAfCA0CSTR比PFR優(yōu)PFR比CSTR優(yōu)平行反應(yīng)的加料方式串連反應(yīng)的優(yōu)化結(jié)論:PFR優(yōu)于CSTR

操作條件

k1/k2>10時，高XA；

k1/k2<10時，低XA含義：同時進(jìn)入反應(yīng)器的物料，在出口流體中停留時間介于t→t+dt之間的物料所占總物料的百分率（分率）應(yīng)為停留時間分布RTD歸一性—停留時間分布密度函數(shù)響應(yīng)示蹤RTD的數(shù)字特征—意義：物料的平均停留時間對PFR、CSTR，等容時，方差—意義：RTD對的偏離程度對PFR：物料在同一時刻出來出口響應(yīng)PFR的RTD：當(dāng)0.632CSTR中的停留時間分布方差f(t)F(1)F(2~10)F(>30)012102030t習(xí)題1在100℃下,純A在恒容間歇反應(yīng)器中發(fā)生下列氣相反應(yīng):A→R+SA組分分壓與時間關(guān)系見下表:試求在100℃，1atm下，進(jìn)口物流中包含20%惰性物，A組份流量為100molA/h，達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率所需的平推流反應(yīng)器的體積。解：由數(shù)據(jù)表可知,PA0=0.8[atm],轉(zhuǎn)化率為95%（PA=0.04）時,反應(yīng)時間為：

140-40=100[sec]=τ習(xí)題2液相反應(yīng)：主反應(yīng)付反應(yīng)從有利于產(chǎn)品分布的觀點(diǎn)出發(fā)，希望得到主反應(yīng)產(chǎn)物最多，副反應(yīng)產(chǎn)物最少，以下四種組合中，哪一個最好？AAB濃度均高CA濃度高，B濃度低DA濃度低，B濃度高BAB濃度均低習(xí)題3對一氣固相催化反應(yīng)，特別是催化劑容易失活的反應(yīng)（如催化裂化），或氣固相非催化反應(yīng)（如礦石的焙燒），應(yīng)選擇的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式是哪一組：A流化床或移動床B流化床或滴流床C固定床或流化床D固定床或移動床答：A理由：催化劑易失活，固定床不行，滴流床用于氣液相反應(yīng)。習(xí)題4連續(xù)操作的反應(yīng)器，若空速為2.5[h-1]，那么在規(guī)定的條件下，下列說法中哪個正確？A每小時進(jìn)入反應(yīng)器的物料量相當(dāng)于2.5個反應(yīng)器體積B每2.5小時就有相當(dāng)于一個反應(yīng)器體積的物料進(jìn)入反應(yīng)器C每小時進(jìn)入反應(yīng)器的物料量相當(dāng)于1/2.5個反應(yīng)器體積D每1/2.5小時就有相當(dāng)于一個反應(yīng)器體積的物料進(jìn)入反應(yīng)器習(xí)題5在間歇攪拌槽式反應(yīng)器中進(jìn)行醇酸酯化反應(yīng)反應(yīng)物配比為A（mol）:B(mol)=1:4.97，反應(yīng)在100℃下進(jìn)行，反應(yīng)器體積為1.2[m3]，每天生產(chǎn)2400千克醋酸丁酯，輔助生產(chǎn)時間為30分鐘，混合物密度為750[kg/m3]，反應(yīng)物裝料系數(shù)為0.75，求反應(yīng)物A轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%所需時間。習(xí)題6等摩爾比的己二酸和己二醇在間歇反應(yīng)器中以硫酸作為催化劑反應(yīng)。若每天處理2400kg己二酸，每批操作輔助生產(chǎn)時間為1小時，反應(yīng)器裝料系數(shù)為0.75,轉(zhuǎn)化率為80%時，求所需的反應(yīng)器體積.反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率B.R80%PFR80%PFR90%CSTR80%CSTR90%體積(m3)2.171.453.257.2532.5習(xí)題7二級可逆反應(yīng)兩股物料體積流量相同。物料容積為100升，反應(yīng)速率常數(shù)k1=7[m3/kmolmin]，k2=3[m3/kmolmin]。當(dāng)B的轉(zhuǎn)化率為60%時，求每股物料的流量。A0.12[m3/min]B0.15C0.1D0.05習(xí)題8均相反應(yīng)在一全混流反應(yīng)器中進(jìn)行：轉(zhuǎn)化率為50%。現(xiàn)將反應(yīng)器體積擴(kuò)大到原反應(yīng)器的4倍，其它條件不變，其轉(zhuǎn)化率將變?yōu)椋篈70%B64%C73%D68%習(xí)題9水煤氣變換反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為：式中：yCOyCO2為一氧化碳和二氧化碳的瞬時摩爾分率；0.1013MPa壓力及700K時的反應(yīng)速率常數(shù)kw=0.0535kmol/(kg.h)。若催化劑的比表面為30m2/g，堆密度為1.13g/cm3，求以催化劑體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)kv。解：單位換算問題習(xí)題10有一分解反應(yīng)A→P

（目的產(chǎn)物）rp=k1CaA→S

（付產(chǎn)物）rs=k2Ca2其中k1=1min-1，k2=1.5L/(mol.min)，CA0=5mol/L，CP0=CS0=0，體積流量為5m3/min，求轉(zhuǎn)化率為90%時：1.

全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需的全混流反應(yīng)器的體積；2.

平推流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需的平推流反應(yīng)器的體積。習(xí)題11習(xí)題12習(xí)題13習(xí)題14.液相一級不可逆分解反應(yīng)于常溫下在一個2m3全混流反應(yīng)器中等溫進(jìn)行.進(jìn)口反應(yīng)物濃度為1kmol/m3,體積流量為1m3/hr,出口轉(zhuǎn)化率為80%.因后續(xù)工段設(shè)備故障,出口物流中斷.操作人員為此緊急停止反應(yīng)進(jìn)料.半小時后故障排除,生產(chǎn)恢復(fù).試計(jì)算生產(chǎn)恢復(fù)時反應(yīng)器內(nèi)物料的轉(zhuǎn)化率為多少?習(xí)題16:在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行如下等溫液相反應(yīng):A的初始濃度為2.5kmol/m3,A和C的出口濃度分別為0.45和0.75kmol/m3.假設(shè)進(jìn)口物流中不含B,C,D,反應(yīng)時間為1250sec,求:⑴出口物流中B和D的濃度⑵k1和k2解:反應(yīng)共消耗A2.5-0.45=2.05kmol/m3每消耗2個A生成1個C,生成C所消