環(huán)境工程原理課件 第13章均相化學(xué)反應(yīng)器

1、第十三章 均相化學(xué)反應(yīng)器第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器第二節(jié) 完全混合流反應(yīng)器第三節(jié) 平推流反應(yīng)器本章主要內(nèi)容一、間歇反應(yīng)器二、半間歇反應(yīng)器第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器本節(jié)的主要內(nèi)容1、間歇反應(yīng)器的操作方法 將反應(yīng)物料按一定比例一次加到反應(yīng)器內(nèi)，然后開(kāi)始攪拌，使反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度和溫度保持均勻。反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)率達(dá)到所定的目標(biāo)之后，將混合物料排出反應(yīng)器。之后再加入物料，進(jìn)行下一輪操作，如此反復(fù)。一、間歇反應(yīng)器2、間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算的目的(1)確定達(dá)到一定的反應(yīng)率時(shí)需要的反應(yīng)時(shí)間(2)根據(jù)反應(yīng)時(shí)間確定轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)后的各組分濃度第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器間歇反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程及設(shè)計(jì)方法

2、AxAAArdxct00(12.2.4)（恒容反應(yīng)） AAccAArdct0(12.2.6)（恒容反應(yīng)） VrdtdnAAVrdtdxnAAA0(12.2.1)(12.2.2)AxAAAVrdxnt00(12.2.3)第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器表 13.1-1 恒容恒溫間歇與平推流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程 反應(yīng) 反應(yīng)速率方程 設(shè)計(jì)方程 krA ktxcccAAAA00 )(0kctA 0Ac )(0kctA AAkcr ktxccAAA)1ln()ln(0 2AAkcr ktccAA011 nAAkcr 1)1(111100nAnAnAnAxccc ktn) 1( ) 1( n PA AmAmAcKc

3、Vr )1ln(10AmAAmxKxcVt PBAB BAAckcr )1 (lnln00000ABAABBABBAxcxcccccc ktccABB)(00 間歇反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B(恒容反應(yīng))，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A在反應(yīng)器中需反應(yīng)多少小時(shí)？ 解：設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為 cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0 根據(jù)設(shè)計(jì)方程：cA/cA0=e-kt 有0.10cA0/cA0=e-0.35t 解得t=6.58h例題例題13.1.1第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器間歇反應(yīng)器的圖解設(shè)計(jì)法0Act面積0AxAr1t面積0Ar1

4、0AcAcAxAAArdxct00(12.2.4)AAccAArdct0(12.2.6)第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器 (1)將兩種或兩種以上的反應(yīng)物、或其中的一些組分一次性放入反應(yīng)器中，然后將某一種反應(yīng)物連續(xù)加入反應(yīng)器。 特點(diǎn)：可控制加入成分在反應(yīng)器中的濃度，便于控制反應(yīng)速率 (2)將反應(yīng)物料一次性加入反應(yīng)器，在反應(yīng)過(guò)程中將某個(gè)產(chǎn)物連續(xù)取出。 特點(diǎn)：可以使反應(yīng)產(chǎn)物維持在低濃度水平（利于可逆反應(yīng)向生成產(chǎn)物的正方向進(jìn)行；防止分泌產(chǎn)物對(duì)微生物生長(zhǎng)的抑制作用）二、半間歇反應(yīng)器（一）半間歇反應(yīng)器的操作方法第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器半間歇操作的特點(diǎn)(1)與間歇操作一樣，是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程(2)與間歇操作不同之

5、處：反應(yīng)混合液的體積隨時(shí)間而變化。反應(yīng)量-rAV濃度cA體積VA的流入量00AVAncqqA的流出量AvAncqq第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器tqnntqnntqnxAnAAAnAAAnAA0000001)(AtAAt的量時(shí)間內(nèi)加入的的起始量的量時(shí)間內(nèi)反應(yīng)消耗掉的nA(nA0qnA0t)(1xA) （二）半間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 轉(zhuǎn)化率的定義第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器2. 半間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程單位時(shí)間內(nèi)A的加入量：qnA0qvcA0單位時(shí)間內(nèi)A的排出量：0反應(yīng)量：(rA)V積累量：dnA/dtd(cAV)/dtcA(dV/dt)+V(dcA/dt)物料衡算式：qvcA0=(rA)V+ cA(

6、dV/dt)+V(dcA/dt) (13.1.2)qvcA0=(rA)V+ cAqv+V(dcA/dt) (13.1.3)VV0qvt反應(yīng)量-rAV濃度cA體積VA的流入量00AVAncqqA的流出量AvAncqq第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器 對(duì)于由反應(yīng)(a)和(b)構(gòu)成的反應(yīng)系統(tǒng)，試定性說(shuō)明在下述半間歇操作時(shí)的反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的濃度變化。(1)先向反應(yīng)器中加入A，之后連續(xù)加入B。(2)先向反應(yīng)器中加入B，之后連續(xù)加入A。A+BP，r1k1cAcB(a)A+PQ，r2k2cAcP(b) 例題13.1.2第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器AcBcQc(a)先加入A，連續(xù)加入B時(shí)的變化(b)先加入B，連續(xù)加

7、入A時(shí)的變化BcPcQctctcA+BP，r1k1cAcB(a)A+PQ，r2k2cAcP(b)第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器(1) 對(duì)于一個(gè)實(shí)際規(guī)模的均相連續(xù)反應(yīng)器，影響反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的主要因素有哪些？(2) 間歇反應(yīng)器的一般操作方式是什么？你能舉出哪些間歇反應(yīng)器的例子？(3) 半間歇反應(yīng)器有哪幾種操作方式？(4) 半間歇反應(yīng)器與間歇反應(yīng)器相比有哪些異同點(diǎn)？(5) 對(duì)于半間歇反應(yīng)器，轉(zhuǎn)化率是如何定義的？本節(jié)思考題第一節(jié) 間歇與半間歇反應(yīng)器一、單級(jí)反應(yīng)器二、多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 本節(jié)的主要內(nèi)容一、單級(jí)反應(yīng)器（一）操作方法與特點(diǎn)操作方法：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

8、應(yīng)液排出反應(yīng)器，并采取攪拌等手段使反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度保持均勻。全混流反應(yīng)器是一種理想化的反應(yīng)器。應(yīng) 用：污水的pH中和槽、混凝沉淀槽以及好氧活性污泥的生物反應(yīng)器（常稱曝氣池）第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 （二）設(shè)計(jì)方法(cA0 xA)/-rA (12.3.5) 恒容反應(yīng)(cA0cA)/-rA(12.3.7) 第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 表 13.2-1 恒容全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程 反應(yīng) 反應(yīng)速率方程 設(shè)計(jì)方程 AAkcr )1 (0kccAA 2AAkcr 1)41(21210AAckkc PA nAAkcr nAAAkccc)(0 PBA BAAckcr )(1 (000AABAAAxccxxkc Q

9、APAkk21 AAckkr)(21 APckr1 AQckr2 )(1210kkccAA )(12110kkkccAP )(12120kkkccAQ QPAkk21 AAckr1 PAPckckr21 PQckr2 110kccAA )1)(1 (2110kkkccAP )1)(1 (212210kkkkccAQ 完全混合流反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A需在反應(yīng)器中停留多少小時(shí)？ 解：設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為 cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0 根據(jù)反應(yīng)平衡方程：=(cA0-cA)/kcA 有=(

10、cA0-0.10cA0)/(0.35*0.10cA0)=25.7h 例題13.2.1第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 間歇反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B(恒容反應(yīng))，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A在反應(yīng)器中需反應(yīng)多少小時(shí)？解：設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0根據(jù)設(shè)計(jì)方程：cA/cA0=e-kt有0.10cA0/cA0=e-0.35t解得t=6.58h例題例題13.1.113.1.1第一節(jié)間歇與半間歇反應(yīng)器第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 全混流反應(yīng)器的圖解設(shè)計(jì)法0Ac面積0AxAr1面積0Ac0Ar1Ac(cA0 xA)/-rA

11、(cA0cA)/-rA（恒容反應(yīng)） 第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 間歇反應(yīng)器的圖解設(shè)計(jì)法第一節(jié)間歇與半間歇反應(yīng)器0Act面積0AxAr1t面積0Ar10AcAcAxAAArdxct00（12.2.4）AAccAArdct0（12.2.5）二、多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器（一）多級(jí)串聯(lián)全混流反應(yīng)器的基本方程c0c1c24321420AC0Ar1AC12n31cn第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 AivAincqq1)-A(iv1)-A(incqq在恒容條件下，第i個(gè)反應(yīng)器的基本設(shè)計(jì)方程為：00,AnAinAniAqqqxAiiAAiAAiAiiAViirxxcrccqV)()1(0)1(13.2.1)第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 （二）

12、多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器的逐步計(jì)算法一級(jí)恒容反應(yīng)：rAikCAiAiAiiAAiAiiAViikcccrccqV)1()1(1011kccAA)1)(1 (1210212kkckccAAA)1 ()1)(1 (210nAAnkkkcciiAAikcc1)1(第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 （二）多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器的逐步計(jì)算法二級(jí)恒容反應(yīng)：rAikcAi22)1()1(AiAiiAAiAiiAViikcccrccqViiAiAikckc2411)1( 第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 乙酸的水解反應(yīng)，可以近似地看作一級(jí)反應(yīng)，該反應(yīng)在300K時(shí)的速率方程為：-rA=2.7710-3CAmol/(m3s)。將乙酸濃度為600mol/m

13、3的液體以0.050m3/min的速度送入一完全混合流反應(yīng)器。試求以下幾種情況時(shí)的乙酸的轉(zhuǎn)化率。(1)反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)(2)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)(3)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)例題13.2.2第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 (1)反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)s96060/105080. 033301/0 .1649601077. 216001mmolkccAA%7 .726001646000101AAAAcccx平均空間時(shí)間第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 (2)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)s48060/105040. 03323202/6 .110)4801077.

14、21 (600)1 (mmolkCCAA%6 .816006 .1106000202AAAACCCx每個(gè)槽的平均空間時(shí)間第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 (3)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)s24060/105020. 03343404/1 .78)2401077. 21 (600)1 (mmolkccAA%0 .876001 .786000304AAAAcccx每個(gè)槽的平均空間時(shí)間第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 （三）圖解計(jì)算法AiAiiAViirccqV )1(iiAAiAiccr)1( 操作方程)(AAickfr速率方程iACiAri10ArAC反應(yīng)曲線1iAC第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 3Ac2Ac31斜率

15、1Ac210Ac110ArAC反應(yīng)曲線圖解計(jì)算法的步驟第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 已知一級(jí)反應(yīng)A B在10個(gè)串聯(lián)的完全混合流反應(yīng)器(CSTR)中進(jìn)行，假設(shè)反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，反應(yīng)物A的初始濃度為150 mg/L，10個(gè)CSTR完全相同，A在每個(gè)CSTR中的停留時(shí)間是1/1.5 h，分別采用公式法和圖解法求A的轉(zhuǎn)化率。 例題13.2.3第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 公式法：0)11(AnAnckc15081734. 0150)667. 0)(35. 0(11(nnAnc當(dāng)n=10時(shí), 有 lmgCA/1810所以10個(gè)串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率為：xA=(150-18.0)/150100%=8

16、8.0%。對(duì)于完全混合流反應(yīng)器，基本方程為第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 圖解法：如圖所示，以-rA對(duì)cA作圖得反應(yīng)曲線，以1/的斜率構(gòu)造三角曲線圖得10個(gè)CSTR反應(yīng)器的反應(yīng)曲線，從圖中讀出第10個(gè)CSTR的出口濃度cA為18mg/L。0501001500102030405060-rA, mg/(l*h)CA, mg/l Slope=1.50h-1所以10個(gè)串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率為：xA=(150-18.0)/150100%=88.0%。AAAkcrdtdc一級(jí)反應(yīng)速率方程為第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 (1) 全混流連續(xù)反應(yīng)器的一般操作方式是什么？你能舉出哪些間歇反應(yīng)器的例子？(2) 與間歇反應(yīng)器相比

17、，對(duì)于同一反應(yīng)，在同樣的反應(yīng)條件下，達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率，所需全混流連續(xù)反應(yīng)器的體積有何不同？為什么？本節(jié)思考題第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 (3) 對(duì)于一簡(jiǎn)單不可逆反應(yīng)，在反應(yīng)器總有效體積和反應(yīng)條件不變的條件下，隨著全混流反應(yīng)器的級(jí)數(shù)的增加，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率如何變化？為什么？轉(zhuǎn)化率的極限值是什么？(4) 簡(jiǎn)述多級(jí)全混流反應(yīng)器的解析計(jì)算法。(5) 簡(jiǎn)述多級(jí)全混流反應(yīng)器的圖解計(jì)算法。本節(jié)思考題第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 一、簡(jiǎn)單的平推流反應(yīng)器二、具有循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 本節(jié)的主要內(nèi)容一、簡(jiǎn)單的平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器的特點(diǎn)：在連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作條件下，反應(yīng)器各斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間變化而變化。反應(yīng)器

18、內(nèi)各組分濃度等參數(shù)隨軸向位置變化而變化，故反應(yīng)速率亦隨之變化。在反應(yīng)器的徑向端面上各處濃度均一，不存在濃度分布。（一）操作方式 將物料連續(xù)流入、并連續(xù)取出，在反應(yīng)器內(nèi)使物料沿同一方向、以同樣的速度流動(dòng)（活塞流、Piston Flow） 第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 （二）設(shè)計(jì)計(jì)算方法恒溫恒容反應(yīng)的設(shè)計(jì)方程：與間歇反應(yīng)相同（表13.1.1）第三節(jié) 連續(xù)反應(yīng)器的解析基本方程的不同表達(dá)形式AAnrdVdq(12.3.12)AAAnrdVdxq0AAVrdVcqd)(12.3.13a)(12.3.13b)微分形式AxAAAnrdxqV00AxAAArdxc00(12.3.15)(12.3

19、.18)積分形式第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 在例題13.2.3中，假如反應(yīng)在1個(gè)平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，且停留時(shí)間與10個(gè)串連CSTR的總停留時(shí)間相同，試計(jì)算A的轉(zhuǎn)化率，并與例題13.2.3中的結(jié)果比較。對(duì)于平推流反應(yīng)器，基本方程為 kAAeCC0于是有l(wèi)mgeCA/5 .14)150()67. 6)(35. 0(所以1個(gè)平推流反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率為：xA=(150-14.5)/150100%=90.3%。例題例題13.3.1解：解：第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 第二節(jié) 全混流反應(yīng)器已知一級(jí)反應(yīng)A B在10個(gè)串聯(lián)的完全混合流反應(yīng)器（CSTR）中進(jìn)行，假設(shè)反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，反應(yīng)物A的初始濃度為150 m

20、g/L，10個(gè)CSTR完全相同，A在每個(gè)CSTR中的停留時(shí)間是1/1.5 h，分別采用公式法和圖解法求A的轉(zhuǎn)化率。例題13.2.3xA=88.0%。第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 平推流反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A需在反應(yīng)器中停留多少小時(shí)？ 設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0根據(jù)反應(yīng)平衡方程：cA/cA0=e-k有(0.10cA0)/cA0=e-0.35解得=6.58h 例題例題13.3.2解：解：第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 間歇反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B(恒容反應(yīng))，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.

21、35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A在反應(yīng)器中需反應(yīng)多少小時(shí)？解：設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0根據(jù)設(shè)計(jì)方程：cA/cA0=e-kt有0.10cA0/cA0=e-0.35t解得t=6.58h例題例題13.1.113.1.1第一節(jié)間歇與半間歇反應(yīng)器完全混合流反應(yīng)器中發(fā)生一級(jí)反應(yīng)A B，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.35 h-1，要使A的去除率達(dá)到90，則A需在反應(yīng)器中停留多少小時(shí)？解：設(shè)xA為轉(zhuǎn)化率，則cA的值為cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0根據(jù)反應(yīng)平衡方程：=(cA0-cA)/kcA有=(cA0-0

22、.10cA0)/(0.35*0.10cA0)=25.7h例題13.2.1第二節(jié) 全混流反應(yīng)器 乙酸的水解反應(yīng)，可以近似地看作一級(jí)反應(yīng)，該反應(yīng)在300K時(shí)的速率方程為：-rA=2.7710-3cAmol/(m3s)。將乙酸濃度為600mol/m3的液體以0.050m3/min的速度送入一有效體積為0.80m3的平推流反應(yīng)器，求反應(yīng)器出口處的轉(zhuǎn)化率。 例題13.3.3第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，在恒容條件下：-rA=kcA=kcA0(1-xA) AxAAAVAxkcdxqcV000)1 (根據(jù)題意，k=2.7710-3(1/s),s96060/ )1050(80. 03930. 09601

23、31077. 2exA)1ln(Axk)1ln(AVxqkVkAex1kAex1解：第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 圖解計(jì)算法0A面積c0AxAr1面積0Ar10ACACAxAAArdxc00(12.3.18)AAccAArdc0(12.3.19) 間歇反應(yīng)器的圖解設(shè)計(jì)法第一節(jié)間歇與半間歇反應(yīng)器0Act面積0AxAr1t面積0Ar10AcAcAxAAArdxct00（12.2.4）AAccAArdct0（12.2.5）(1)將排出反應(yīng)器的混合物的一部分不經(jīng)任何處理直接返送到入口處。二、具有循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器（一）循環(huán)反應(yīng)器的操作方法反應(yīng)器反應(yīng)物料產(chǎn)物循環(huán)(a)反應(yīng)器反應(yīng)物料產(chǎn)物

24、未反應(yīng)物料循環(huán)(b)分離器(2)在反應(yīng)器出口設(shè)一分離裝置，將反應(yīng)產(chǎn)物分離取出，只把未反應(yīng)的物料返送到反應(yīng)器入口處。第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 (3)微生物培養(yǎng)中常用的一種形式。在反應(yīng)器出口設(shè)置菌體分離器，將反應(yīng)產(chǎn)生的菌體濃縮，把濃縮后的菌體的一部分或全部返送到反應(yīng)器 生成物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)菌體分離器菌體濃縮液(c)第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 （二）循環(huán)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法V，c，q，qAVAn00A0VAncqq11A1VAncqq22A2VAncqqAeAeeVAencxqqMN33VAnqq，(a) 平推流循環(huán)反應(yīng)器eV3Vqq排出反應(yīng)器的體積流量循環(huán)物料的體積流量循環(huán)比第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 1. 循環(huán)反應(yīng)器的物

25、料衡算反應(yīng)器系統(tǒng)外圍，即虛線部分的轉(zhuǎn)化率xAe(qnA0qnAe)/ qnA0 (13.3.2)即：qnAeqnA0(1xAe)/ qnA0(13.3.3) V，c，q，qAVAn00A0VAncqq11A1VAncqq22A2VAncqqAeAeeVAencxqqMN33VAnqq，第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 反應(yīng)器出口點(diǎn)(2)A的物質(zhì)流量 qnA2(1) qnAeqnA0(1)(1xAe) (13.3.4) N點(diǎn)出的物料衡算 qnA3qnAeqnA0(1xAe) (13.3.5) 混合點(diǎn)M處的物料衡算式為： qnA1qnA0qnA3 (13.3.6)由(15.3.5)和(15.3.6)式可得：

26、qnA1qnA01(1xAe) (13.3.7)V，c，q，qAVAn00A0VAncqq11A1VAncqq22A2VAncqqAeAeeVAencxqqMN33VAnqq，第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 1、進(jìn)入反應(yīng)器的物質(zhì)流量不是qnA0而是qnA1 qnA1qnA01(1xAe)(13.3.7)2、進(jìn)入反應(yīng)器的物料是新鮮物料與反應(yīng)后物料的混合物。故對(duì)反應(yīng)器本身進(jìn)行物料衡算時(shí)，不能使用qnA0定義的轉(zhuǎn)化率xA。 幾點(diǎn)說(shuō)明與注意點(diǎn)第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 qnA2(1) qnAeqnA0(1)(1xAe) (13.3.4)qnA0 qnA2qnA0(1xAe) (13.3.10)不難理解xAe可以視為與

27、qnA0，即qnA0(1)為基準(zhǔn)的反應(yīng)器出口(2)處的xA2相等。 00AnAnAnAqqqx第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 2. 循環(huán)反應(yīng)器的等價(jià)反應(yīng)器V，c，q，qAVAn00A0VAncqqxq11AAnAeAAnxxq22M(b) 與(a)等價(jià)的反應(yīng)器V，c，q，qAVAn00A0VAncqq11A1VAncqq22A2VAncqqAeAeeVAencxqqMN33VAnqq，(a) 平推流循環(huán)反應(yīng)器第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 等價(jià)反應(yīng)器系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)物料流的體積流量qv0qv0(1)，組成與原物料流相同，所以qnA0qnA0(1)。(2)原物料流與循環(huán)流在M點(diǎn)處混合所產(chǎn)生的組成變化，被假設(shè)為是在反

28、應(yīng)器M內(nèi)所發(fā)生的。進(jìn)入反應(yīng)器M的物料流為未反應(yīng)物料qV0，A的進(jìn)入量為qnA0，假想是由于在該反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)， A的排出量變?yōu)閝nA1。V，c，q，qAVAn00A0VAncqqxq11AAnAeAAnxxq22M第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 (3)反應(yīng)器M出口處的轉(zhuǎn)化率xA1為：)1 ()1 (1)1 (0000101AnAeAnAnAnAnAnAqxqqqqqx11AeAxx(13.3.13)V，c，q，qAVAn00A0VAncqqxq11AAnAeAAnxxq22M第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 系統(tǒng)b的主反應(yīng)器與原系統(tǒng)有相同的反應(yīng)體積和轉(zhuǎn)化率，因此可以利用該系統(tǒng)對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。AenAnAen

29、AnAnAnAAxqqqqqqx)1 ()1 ()1 (000202(4)以qnA0為基準(zhǔn)的反應(yīng)器出口處的轉(zhuǎn)化率xA2為：(5)主反應(yīng)器內(nèi)的質(zhì)量流量與體積流量分別為：qnAqnA0(1)(1xA) (13.3.15)qv qv 0(1)(1+AxA) (13.3.16) 第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 AeAexxAAAnrxdqV)1(0)1 (設(shè)計(jì)方程3. 循環(huán)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法等價(jià)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)AxAAAnrdxqV00(12.3.15)參照第十二章 積分反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程210AAxxAAnArxdqV第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 AeAexxAAAnrxdqV)1(0)1 (設(shè)計(jì)方程ABCDEFG2CDAB 0Ar1xA1xAeAex圖解解析法第三節(jié) 平推流反應(yīng)器 對(duì)于如圖13.3.3所示的平