理想反应器的概念
1.当化学反应排除了流体流动、质量传递和热量传递等工程因素的影响,即不受物理因素影响时,反应结果只由化学因素决定,这类反应器称为理想反应器
2.实际工业生产中不存在理想反应器,但搅拌充分的釜式反应器和连续流动的理想管式反应器可以非常接近这种状态
1)间歇釜式反应器BR--间歇操作的釜式反应器
2)全混流反应器CSTR--连续流动的釜式反应器
3)理想管式反应器PFR--连续流动的管式反应器
反应器设计的基本内容
1.选择合适的反应器形式:根据反应过程的温度效应、浓度效应和反应的热效应,结合反应器流动特征和返混特性选择合适的反应器
2.确定最佳操作条件:确定合适的反应温度、原料配比、流量、压力等。
3.计算完成规定生产任务所需要的反应体积,优化反应器的结构和尺寸
4.反应器体积的确定是反应器设计的基本核心内容。在形式和操作条件已定的条件下,反应体积由反应组分的最终转化率决定,而转化率又取决于反应体系的组成、温度和压力。
反应器设计基本方程
大多数反应器的温度、压力和组分是随位置或者时间变化的,确定反应体积就需要建立反应器设计的基本方程,也就是描述反应器内在物理量变化的数学关系式
1)动力学方程
2)描述浓度变化的物料衡算方程:
3)描述温度变化的能量衡算方程:一般来说,无论体系进行多少个化学反应,热量衡算只有一个,但化学反应热为所有化学反应热的代数和
4)描述压力变化的动量衡算方程:压力下降不大,或常压反应器下,动量衡算式可以省去