連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器

1、連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器全混流假定全混流假定連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)和間歇釜式反應(yīng)器相同，但進(jìn)出物料的操作是連續(xù)的，即一邊連續(xù)恒定地向反應(yīng)器內(nèi)加入反應(yīng)物，同時(shí)連續(xù)不斷地把反應(yīng)產(chǎn)物引出反應(yīng)器，這樣的流動(dòng)狀況稱之謂全混流全混流。 這里要討論的都限于定態(tài)操作范圍定態(tài)操作范圍，即假定反應(yīng)器在穩(wěn)定操作條件下，任何空間位置處物料濃度、溫度和加料速度都不隨時(shí)間而發(fā)生變化的定常狀態(tài)。 返混在連續(xù)釜式反應(yīng)器中，反應(yīng)原料以穩(wěn)定的流速進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器中的反應(yīng)物料以同樣穩(wěn)定流速流出反應(yīng)器。由于強(qiáng)烈攪拌的作用，剛進(jìn)入反應(yīng)器的新鮮物料與已存留在反應(yīng)器內(nèi)的物料在瞬間達(dá)到完全混合，使釜內(nèi)物料的濃度和溫度處處相等。這種停留時(shí)間不

2、同的物料之間的混合，稱為逆向混合或返混逆向混合或返混。 這里所說的逆向，是時(shí)間概念上的逆向，不同于一般的攪拌混合。 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)反應(yīng)器中物料濃度和溫度處處相等，并且等于反應(yīng)器出口物料的濃度和溫度。 物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間有長有短，存在不同停留時(shí)間物料的混合，即返混程度最大。 反應(yīng)器內(nèi)物料所有參數(shù)，如濃度、溫度等都不隨時(shí)間變化，從而不存在時(shí)間這個(gè)自變量。 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的基本方程連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的基本方程假定反應(yīng)器在定態(tài)條件下進(jìn)行VrCvCvAAA)(000)(00AAArCCvV理想管式和連續(xù)釜式反應(yīng)器中反應(yīng)結(jié)果比較理想管式和連續(xù)釜式反應(yīng)器中反應(yīng)結(jié)果比較理想管式反應(yīng)器和連

3、續(xù)釜式反應(yīng)器不同反應(yīng)級(jí)數(shù)不同轉(zhuǎn)化率時(shí)的空時(shí)比較理想管式反應(yīng)器和連續(xù)釜式反應(yīng)器的空時(shí)比較理想管式反應(yīng)器和連續(xù)釜式反應(yīng)器對(duì)不同級(jí)數(shù)反應(yīng)的空時(shí)比較理想管式反應(yīng)器和連續(xù)釜式反應(yīng)器在不同轉(zhuǎn)化率時(shí)的空時(shí)比較連續(xù)攪拌釜中的濃度分布特征連續(xù)攪拌釜中的濃度分布特征在連續(xù)釜式反應(yīng)器中，釜內(nèi)的物料濃度都與出口物料的濃度相同，因此反應(yīng)器中反應(yīng)物的濃度普遍下降，而產(chǎn)物的濃度則普遍上升。 當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)時(shí)，過程的技術(shù)指標(biāo)主要是反應(yīng)選擇率的高低。此時(shí)，連續(xù)釜中濃度分布對(duì)反應(yīng)選擇率的影響完全取決于各類反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，即反應(yīng)速率和選擇率的濃度效應(yīng)。 理想管式、間歇釜式和連續(xù)釜式反應(yīng)器中反應(yīng)物濃度分布理想管式、間歇釜式和

4、連續(xù)釜式反應(yīng)器中產(chǎn)物濃度分布管式循環(huán)反應(yīng)器管式循環(huán)反應(yīng)器循環(huán)比R，它是表示循環(huán)物料的流量與離開反應(yīng)系統(tǒng)的流量之比，即 0vvRR10000)1 (AAfACvRCRvCvRRCCCAfAA101當(dāng)循環(huán)比等于零時(shí)， ，顯然就是一個(gè)理想管式反應(yīng)器。當(dāng)循環(huán)比趨于無窮大時(shí)，必然使進(jìn)口濃度接近于出口濃度，即當(dāng) 時(shí)， 。從本質(zhì)上講就是連續(xù)釜式反應(yīng)器。循環(huán)反應(yīng)器的計(jì)算完全可以沿用理想管式反應(yīng)器的方法：01AACCRAfACC1AfACCAArdCvRV1)()1 (0RCCCCAAAfA1101不同循環(huán)比時(shí)循環(huán)反應(yīng)器的性能連續(xù)釜式反應(yīng)器中的返混連續(xù)釜式反應(yīng)器中的返混循環(huán)反應(yīng)器中的物料混合作用是有組織的，而連

5、續(xù)釜式反應(yīng)器中的物料混合作用是由劇烈的攪拌引起設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)烈環(huán)流運(yùn)動(dòng)造成的。 間歇釜和連續(xù)釜雖然同樣存在有劇烈的攪拌與混合，但是，參與混合的物料是不相同的。前者是同一時(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，也就是相同濃度、相同性質(zhì)的物料之間的混合，并不改變?cè)械奈锪蠞舛龋缓笳邉t是不同時(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，也就是不同濃度、不同性質(zhì)物料之間的混合，這種混合，常稱之為返返混混，以區(qū)別于前一種混合。 返混返混返混不是一般意義上的混合，它專指不同時(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的物料之間的混合。返混是連續(xù)化后才出現(xiàn)的一種混合現(xiàn)象。因此在間歇攪拌釜反應(yīng)器中不存在返混。理想管式反應(yīng)器是沒有返混的一種典型的連續(xù)反應(yīng)器，而連續(xù)

6、釜式反應(yīng)器或稱全混釜?jiǎng)t是返混達(dá)到極限狀態(tài)的一種反應(yīng)器型式。返混改變了反應(yīng)器內(nèi)濃度分布，返混的結(jié)果使反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物的濃度下降，反應(yīng)產(chǎn)物的濃度上升。這種濃度分布的改變對(duì)反應(yīng)的利弊則取決于反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)特征濃度效應(yīng)。返混是連續(xù)反應(yīng)器中的一個(gè)重要工程因素。任何過程在連續(xù)化時(shí)，必需充分考慮這個(gè)因素的影響，否則不但不能強(qiáng)化生產(chǎn)，反而有可能導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降或反應(yīng)選擇率的惡化。在實(shí)際工作中，應(yīng)首先研究清楚反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，然后根據(jù)它的濃度效應(yīng)確定采用何種型式的連續(xù)反應(yīng)器。 返混的原因返混的原因造成返混的原因是由于反應(yīng)器內(nèi)物料的環(huán)流運(yùn)動(dòng)，或者更一般地說由于物料在連續(xù)反應(yīng)器中空間的反向運(yùn)動(dòng)造成的。 造成返混的

7、另一個(gè)原因是反應(yīng)器中物料不均勻的流速分布。 由此可見，返混產(chǎn)生的原因主要是二個(gè)： 設(shè)備中存在有不同尺度的環(huán)流 不均勻的速度分布 限制返混的措施限制返混的措施限制返混的主要措施是分割。通常有橫向分割和縱向分割之分，其中重要的是橫向分割。為了減少返混，工業(yè)上常采用多釜串連的操作，這是橫向分割的典型例子。當(dāng)串連釜數(shù)足夠多時(shí)，這種連續(xù)多釜串連的操作性能就很接近平推流反應(yīng)器的性能。為了限制返混，對(duì)高徑比較大的流化床反應(yīng)器，常在其內(nèi)部裝置橫向擋板以減少返混。而對(duì)高徑比較小的，則可設(shè)置垂直管作為內(nèi)部構(gòu)件，也就是縱向分割的一例。 多釜串連反應(yīng)器多釜串連反應(yīng)器單釜和多釜串連操作時(shí)的反應(yīng)物濃度水平 取多釜串連流程中某一釜i作物料衡算只要知道反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程就可進(jìn)行多釜串連操