1、第8章 穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì)Steady-State Non-isothermal Reactor Design,浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程與材料學(xué)院,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,2,本章主要內(nèi)容,非等溫反應(yīng): 必須考慮熱效應(yīng)能量衡算,問題的提出,能量衡算方程推導(dǎo),非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),舉例說明 SO2氧化反應(yīng)器系統(tǒng),定態(tài)多重性,非等溫多反應(yīng)體系,再深入一步,推廣開來,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,3,8.1 基本原理,例: 非等溫反應(yīng),計(jì)算轉(zhuǎn)化率為70%時(shí)所需反應(yīng)器的體積 AB 放熱反應(yīng)，反應(yīng)器絕熱操作,溫度及轉(zhuǎn)化率將沿著反應(yīng)器長(zhǎng)度的增加而升高,非等溫過程,

2、2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,4,按照前面介紹的物料衡算,k=k(T)! const,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,5,無法直接求解! 還需能量衡算方程：關(guān)聯(lián)XT或TV的關(guān)系式,考慮溫度影響,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,6,8.2 能量衡算(Energy Balance),熱力學(xué)第一定律 “功”的計(jì)算 分析穩(wěn)態(tài)摩爾流率以得到反應(yīng)熱 焓的分析 關(guān)聯(lián) 恒摩爾熱容或平均摩爾熱容 變摩爾熱容 加到反應(yīng)器中的熱Q,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,7,熱力學(xué)第一定律First laws of Thermodynamics,封閉

3、系統(tǒng) Closed Systems,系統(tǒng)總能量變化,流入系統(tǒng)的熱量,系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,8,開放系統(tǒng) Open Systems,物流進(jìn)出系統(tǒng)引起的能量變化,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,9,開放系統(tǒng) Open Systems,后面逐一介紹每項(xiàng)的計(jì)算方法,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,10,功：流動(dòng)功和其他功Work Terms,流動(dòng)功(Flow work) 使物料流入和流出系統(tǒng)所做的功 其它功：如軸功(Shaft work),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,11,不存在剪切應(yīng)力(Shear

4、stresses)時(shí),帶入熱力學(xué)第一定律方程,Ei =？,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,12,能量Ei 化學(xué)反應(yīng)器: 動(dòng)能、位能和其他能量與焓、熱傳遞和功項(xiàng)相比可忽略,焓(Enthalpy) Hi,進(jìn)一步整理,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,13,開放系統(tǒng)的能量衡算式,摩爾流率Fi Fio ？ 摩爾焓 Hi 、Hio？,重要的方程式！,進(jìn)一步討論,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,14,反應(yīng)熱：分析穩(wěn)態(tài)摩爾流率得到Heat of Reaction,穩(wěn)態(tài)能量衡算方程,考慮具體化學(xué)反應(yīng),穩(wěn)態(tài),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,1

5、5,普遍化反應(yīng),入口,出口,FiFi0？,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,16,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,17,穩(wěn)態(tài)能量衡算方程,加入系統(tǒng)的熱量,軸功,反應(yīng)熱,進(jìn)出物料焓差,焓的計(jì)算？,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,18,焓的分析Dissecting the Enthalpy,忽略混合焓變，偏摩爾焓與純組分摩爾焓相等 相對(duì)于參考溫度 TR，特定溫度和壓力下組分 i 的摩爾焓Hi,TR=25,TRT 焓變,無相變時(shí),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,19,大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)不涉及相變,反應(yīng)無相變、入口溫度 Ti0T的焓變,

6、2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,20,溫度T 時(shí)反應(yīng)熱,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,21,參考溫度TR下反應(yīng)熱 每反應(yīng)1mol A引起總摩爾熱容變化Cp 溫度T 下反應(yīng)熱,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,22,恒摩爾熱容或平均摩爾熱容,可采用平均摩爾熱容,反應(yīng)熱,焓,重新改寫能量衡算方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,23,恒摩爾熱容或平均摩爾熱容,穩(wěn)態(tài)能量衡算方程變?yōu)?2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,24,變摩爾熱容,考慮CpT關(guān)系,可以積分了！,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,

7、25,變摩爾熱容,積分,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,26,變摩爾熱容,同樣的方法處理焓變,重新改寫能量衡算方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,27,變摩爾熱容,能量衡算方程的形式變?yōu)?焓變,反應(yīng)熱,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,28,例8-3 反應(yīng)熱,計(jì)算150時(shí)由氫氣和氮?dú)夂铣砂钡姆磻?yīng)熱，分別以kcal/mol N2 和kJ/mol H2表示 解： N2+3H22NH3 參考溫度時(shí)的反應(yīng)熱,元素，均為0,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,29,負(fù)號(hào)表示放熱反應(yīng),25-150的平均摩爾熱容,25下反應(yīng)熱,2020/1

8、0/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,30,以氮?dú)鉃榛鶞?zhǔn),150 下反應(yīng)熱,以氫氣為基準(zhǔn),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,31,加到反應(yīng)器中的熱Q ：CSTR,通過器壁換熱,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,32,對(duì)進(jìn)出熱交換的冷卻介質(zhì)進(jìn)行的能量衡算,整理得,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,33,冷卻介質(zhì)的出口溫度 加到反應(yīng)器中的熱,Taylor展開,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,34,Taylor展開,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,35,加到反應(yīng)器中的熱Q : PFR,熱量流率隨反應(yīng)器長(zhǎng)度變化,a-每

9、單位體積反應(yīng)器的換熱面積,總熱量,微元dV加入熱量,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,36,微元dV,床層密度,加到反應(yīng)器中的熱Q : PBR,微元dm,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,37,8.3 非等溫連續(xù)流反應(yīng)器,非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),舉例說明 SO2氧化反應(yīng)器系統(tǒng),把通用的能量衡算方程應(yīng)用于穩(wěn)態(tài)操作的CSTR和PFR,說明如何將摩爾衡算和能量衡算結(jié)合起來 以確定絕熱操作反應(yīng)器的尺寸,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,38,原有能量衡算方程簡(jiǎn)化到穩(wěn)態(tài),再用于恒定摩爾熱容或平均摩爾熱容的情形,再簡(jiǎn)化：沒有功, 絕熱操作,2020/10/4,浙江

10、工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,39,忽略Cp( T - TR )的影響,XT為線性關(guān)系!,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,40,應(yīng)用于 CSTR反應(yīng)器,用于CSTR反應(yīng)器的設(shè)計(jì) （得到反應(yīng)器體積或操作溫度）,設(shè)計(jì)方程,能量衡算方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,41,能量衡算方程的兩種簡(jiǎn)化,忽略攪拌器做功，進(jìn)料加熱，出料冷卻,絕熱反應(yīng),CSTR 反應(yīng)器的算法參見表8-1,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,42,例8-4 絕熱 CSTR中生產(chǎn)丙二醇,丙二醇由硫酸催化環(huán)氧丙烷在室溫下水解制得 反應(yīng)對(duì)環(huán)氧丙烷濃度是一級(jí)，對(duì)過量的水為表觀零級(jí)，反應(yīng)速率

11、常數(shù),300gal反應(yīng)器體積足夠？,丙二醇出口轉(zhuǎn)化率？,問題,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,43,絕熱CSTR,環(huán)氧丙烷：46.62ft3/h 甲醇：46.62ft3/h,含0.1%(wt)H2SO4的水：233.1ft3/h,Tmax=125 ,甲醇：71.87lbmol/h 水：802.8lbmol/h,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,44,反應(yīng)方程式 A+B+MC+M A-環(huán)氧丙烷，CpA35Btu/(lbmol ) B-水, CpB=18Btu/(lbmol) C-丙二醇，CpC46Btu/(lbmol) M-甲醇, CpM=19.5Btu/(lb

12、mol),物料衡算方程：XV,能量衡算方程：TV,一定體積V時(shí)，T、X=？,判斷,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,45,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,46,聯(lián)立求解X和T,絕熱CSTR能量衡算方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,47,反應(yīng)熱的計(jì)算,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,48,化學(xué)計(jì)量學(xué),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,49,能量衡算項(xiàng),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,50,由摩爾衡算計(jì)算的轉(zhuǎn)化率,由能量衡算計(jì)算的轉(zhuǎn)化率,聯(lián)立求解,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉

13、華彥,51,T 125 (585R),聯(lián)立求解,X=85 T613R,不能用300gal的反應(yīng)器,判斷,也可采用Polymath, EXCEL求解,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,52,例8-5 帶冷卻盤管的 CSTR反應(yīng)器,環(huán)氧丙烷水合反應(yīng)器中放置冷卻盤管：冷卻面積40ft2，冷卻水的流率足夠大，保持在85不變，總傳熱系數(shù)為100Btu/(hft2)。,使用這個(gè)冷卻盤管的反應(yīng)器能否滿足前面指定的最大溫度為125的限制條件？,問題,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,53,物料衡算方程,能量衡算方程,T=103.7 X=36.4%,聯(lián)立求解,2020/10/4,

14、浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,54,絕熱管式反應(yīng)器,物料衡算,能量衡算,聯(lián)立求解,表8-2A給出了絕熱PFR/PBR反應(yīng)器算法,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,55,例8-6 正丁烷的液相異構(gòu)化,活塞流反應(yīng)器中正丁烷 C4H10被異構(gòu)成異丁烷 高壓、液相絕熱，痕量液體催化劑在360K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為 31.1h-1 處理量為100000gal/d ，進(jìn)料為摩爾分率為 90正丁烷和10異戊烷(惰性組分)混合物，進(jìn)料溫度為 330K,計(jì)算所需PFR反應(yīng)器體積,問題,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,56,HRX=-6900J/mol丁烷 丁烷 Cpn-B =14

15、1J/(molK) Cpi-B141J/(molK) 異戊烷 Cpi-P =161J/(molK) 活化能E65.7kJ/mol 60, Kc=3.03 CA0 =9.3mol/L=9.3kmol/m3,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,57,摩爾衡算,速率方程,化學(xué)計(jì)量關(guān)系,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,58,能量衡算,絕熱、沒有功,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,59,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,60,可用手算，也可采用計(jì)算機(jī)積分計(jì)算,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,61,轉(zhuǎn)化率、溫度和反應(yīng)速率分

16、布圖,極大值,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,62,X= 40時(shí)所需CSTR反應(yīng)器體積 摩爾衡算 根據(jù)能量衡算方程，有方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,63,由方程 可知 k=13.93h-1 KC=2.73 可得到 對(duì)于該絕熱反應(yīng)，達(dá)到 40轉(zhuǎn)化率所需CSTR體積 (1m3)比 PFR體積(1.15m3) 要小,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,64,有熱交換的穩(wěn)態(tài)管式反應(yīng)器,假設(shè)管式反應(yīng)器中沒有徑向梯度 每單位體積反應(yīng)器通過管壁的熱通量如下圖,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,65,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材

17、學(xué)院 劉華彥,66,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,67,聯(lián)立求解,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,68,用摩爾流率表示的能量衡算方程（PFR反應(yīng)器）,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,69,用摩爾流率表示的能量衡算方程（PFR反應(yīng)器）,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,70,用摩爾流率表示的能量衡算方程（PFR反應(yīng)器）,-rA表示成摩爾濃度或摩爾流率的關(guān)系,聯(lián)立求解,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,71,用摩爾流率表示的能量衡算方程（CSTR反應(yīng)器）,聯(lián)立求解,-rA表示成摩爾濃度或摩爾流率的關(guān)系,2020

18、/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,72,表8-3 對(duì)于有熱效應(yīng)的 PFR/PBR的計(jì)算方法,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,73,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,74,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,75,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,76,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,77,8.4 平衡轉(zhuǎn)化率Equilibrium Conversion,可逆反應(yīng)中能夠達(dá)到的最高轉(zhuǎn)化率為平衡轉(zhuǎn)化率,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,78,絕熱溫度和平衡轉(zhuǎn)化率Adiabatic Temperat

19、ure and Equilibrium Conversion,放熱反應(yīng),入口溫度由T0升高到T01，能量衡算線將平行向右移動(dòng),絕熱操作時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率下降,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,79,絕熱平衡溫度：作為溫度函數(shù)的平衡轉(zhuǎn)化率曲線和能量衡算方程確定的溫度-轉(zhuǎn)化率關(guān)系曲線的交點(diǎn),放熱反應(yīng),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,80,例8-8 絕熱平衡溫度的計(jì)算,固體催化的液相基元反應(yīng) 平衡轉(zhuǎn)化率溫度的變化圖? 當(dāng)純組分A在300K的溫度條件下進(jìn)料時(shí)，確定絕熱平衡溫度和轉(zhuǎn)化率?,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,81,2020/10/4,浙江工業(yè)大

20、學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,82,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,83,5.計(jì)算作為溫度函數(shù)的平衡轉(zhuǎn)化率,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,84,絕熱反應(yīng)的能量衡算方程,對(duì)于300K進(jìn)料溫度，絕熱平衡溫度為 465K ，相應(yīng)的絕熱平衡轉(zhuǎn)化率為0.41,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,85,采用級(jí)間冷卻的串聯(lián)反應(yīng)器(Reactor Staging with Interstage Cooling)的絕熱操作，提高轉(zhuǎn)化率,間接冷卻 直接冷激,放熱反應(yīng),連續(xù)換熱,絕熱反應(yīng),級(jí)間冷卻,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,86,絕熱溫度和平衡轉(zhuǎn)化率

21、,吸熱反應(yīng),第一步反應(yīng)慢 反應(yīng)強(qiáng)吸熱 反應(yīng)溫度范圍很窄： 530以上出現(xiàn)副反應(yīng) 430以下反應(yīng)不進(jìn)行,例：提高汽油辛烷值的反應(yīng) 直鏈烴帶支鏈的異構(gòu)體、環(huán)烷烴及芳香烴,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,87,典型的裝置流程及操作線,反應(yīng)器：高度為1020m，直徑25m 汽油進(jìn)料速率：2atm下約200m3/h 氫氣從產(chǎn)物流中分離并循環(huán),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,88,例8-9 級(jí)間冷卻,有兩個(gè)級(jí)間冷卻器可供利用并能將出口物料冷卻到 350K，那么在例題8-8 中可以達(dá)到多高的轉(zhuǎn)化率？ 確定在A組分的摩爾進(jìn)料流率為 40mol/s時(shí)每個(gè)換熱器的熱負(fù)荷。 設(shè)每

22、個(gè)反應(yīng)器中可達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率的 95%。第一個(gè)反應(yīng)器的進(jìn)料溫度為300K。,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,89,根據(jù)例題8-8，300K進(jìn)料溫度下，絕熱平衡轉(zhuǎn)化率為0.41 由于達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率的95，第一反應(yīng)器出口的轉(zhuǎn)化率為0.4 出口溫度 通過能量衡算方程計(jì)算 T=300+400X=300+4000.4 T1=460K,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,90,換熱器將反應(yīng)器出口氣流溫度從460K冷卻 350K 換熱器中沒有對(duì)氣體混合物做功且不發(fā)生反應(yīng),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,91,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,9

23、2,熱交換器中，冷卻劑吸收熱量： 冷卻劑： 溫度：270K400K 摩爾熱容：18cal/(molK) 冷卻劑流率,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,93,逆流換熱器的換熱面積的確定,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,94,第二反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率的確定 入口條件： T350K，X0.4 相應(yīng)的絕熱平衡轉(zhuǎn)化率為0.63 出口轉(zhuǎn)化率為60相應(yīng)的出口溫度為 T350(0.6-0.4)400=430K 反應(yīng)混合物從430K冷卻到350K熱負(fù)荷,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,95,最后一個(gè)反應(yīng)器： 入口：T350K，X=0.6 平衡轉(zhuǎn)化率：X0.8 最終轉(zhuǎn)化

24、率為0.950.80.76,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,96,最佳進(jìn)料溫度Optimum Feed Temperature,可逆放熱反應(yīng)的絕熱反應(yīng)器,進(jìn)料溫度很低：平衡轉(zhuǎn)化率高，但反應(yīng)速度慢，出口轉(zhuǎn)化率低,進(jìn)料溫度很高：反應(yīng)速率很大，但平衡轉(zhuǎn)化率很低，幾乎沒有產(chǎn)物生成,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,97,最佳進(jìn)料溫度,動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)共同作用矛盾,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,98,最佳進(jìn)料溫度,進(jìn)料溫度高，平衡轉(zhuǎn)化率低 進(jìn)料溫度低，反應(yīng)速率低,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,99,8.5 非絕熱反應(yīng)器操作： 二氧化

25、硫的氧化,8.5.1硫酸的生產(chǎn) 8.5.2催化劑的用量 8.5.3反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 8.5.4操作條件,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,100,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,101,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,102,8.6 多定態(tài)Multiple Steady States,能量衡算和摩爾衡算曲線可能有不止一個(gè)交點(diǎn) 當(dāng)多個(gè)交點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，就有不止一組條件可同時(shí)滿足能量衡算和摩爾衡算，因此就有能夠操作反應(yīng)器的多個(gè)定態(tài),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,103,多定態(tài)（CSTR）,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,

26、104,多定態(tài)（CSTR）,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,105,定態(tài)的多重性 R(T)T和G(T)T曲線的多個(gè)交點(diǎn),多定態(tài)（CSTR）,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,106,R(T)T：線性，斜率 Cp0(1+)，T軸截距TC 入口溫度增加：平行向右移動(dòng),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,107,FA0，A：斜率增加，截距向左移動(dòng),2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,108,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,109,例: 一級(jí)液相反應(yīng)，CSTR摩爾衡算方程,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,

27、110,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,111,?,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,112,操作點(diǎn)的穩(wěn)定性,R(T)和G(T)的交點(diǎn)給出了反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)操作溫度,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,113,點(diǎn)火-熄滅曲線： TsT0的函數(shù)圖,進(jìn)料溫度,反應(yīng)溫度,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,114,失控反應(yīng),上部定態(tài)溫度高，并不希望，可能危險(xiǎn) 點(diǎn)火溫度為：分界線，對(duì)應(yīng)最高進(jìn)口溫度,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,115,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,116,2020/10/4,浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥,117,失控反應(yīng),如果超過Trc，會(huì)發(fā)生向較高定態(tài)的躍遷 對(duì)于許多工業(yè)反應(yīng)，