間歇釜式反應(yīng)器1

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1、間歇釜式反應(yīng)器反應(yīng)器計算和基本方程式間歇釜體積和數(shù)量的計算間歇釜式反應(yīng)器(BR)間歇操作的釜式反應(yīng)器，所有反應(yīng)物均在操作前一次加入，隨著反應(yīng)的進行，釜內(nèi)溫度、濃度和反應(yīng)速度都隨時間變化，一直進行至達到預(yù)定的轉(zhuǎn)化率出料為止。間歇反應(yīng)器是分批操作，其操作時間由兩部分組成，由反應(yīng)時間τ和輔助時間τ‘(即裝料、缷料、檢查及清洗設(shè)備等所需時間）組成。釜內(nèi)各點物料的濃度、溫度、反應(yīng)速度相同，隨時間而變，生產(chǎn)周期存在反應(yīng)時間（生產(chǎn)時間）τ和非生產(chǎn)時間τ‘。其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、靈活性大、應(yīng)用廣泛。但是設(shè)備生產(chǎn)效率低、不易保持每批質(zhì)量穩(wěn)定、高轉(zhuǎn)化率下體積較大。一般用于液—液相、氣—液相等系統(tǒng)，如染料、醫(yī)藥、

2、農(nóng)藥等小批量多品種的行業(yè)。反應(yīng)器計算的內(nèi)容和基本方程式反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容選擇合適的反應(yīng)器型式根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)動力學(xué)特性，如反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)、溫度效應(yīng)及反應(yīng)的熱效應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)器的流動特征和傳遞特性，如反應(yīng)器的返混程度，選擇合適的反應(yīng)器，以滿足反應(yīng)過程的需要，使反應(yīng)結(jié)果最優(yōu)。確定最佳操作條件操作條件，如反應(yīng)器的進口物料配比、流量、溫度、壓力和最終轉(zhuǎn)化率等，直接影響反應(yīng)器的反應(yīng)結(jié)果，也影響反應(yīng)器的生產(chǎn)能力。對正在運行的裝置，因原料組成的改變，工藝參數(shù)調(diào)整是常有的事?，F(xiàn)代化大型化工廠工藝參數(shù)的調(diào)整，是通過計算機集散控制完成的。計算機收到參數(shù)變化的信息，并根據(jù)已輸入的數(shù)學(xué)模型和程序，計算出結(jié)果，送給相

3、應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，完成參數(shù)的調(diào)整。計算完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器體積反應(yīng)器體積的確定是反應(yīng)器計算的核心內(nèi)容。根據(jù)所確定的操作條件，針對所選定的反應(yīng)器型式，計算完成規(guī)定生產(chǎn)能力所需的反應(yīng)器有效體積，同時由此確定反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸。反應(yīng)器計算的基本方程反應(yīng)器計算可以采用經(jīng)驗法和數(shù)學(xué)模型法。經(jīng)驗計算法是根據(jù)已有的裝置生產(chǎn)定額，進行相同生產(chǎn)條件、相同結(jié)構(gòu)生產(chǎn)裝置的工藝計算。經(jīng)驗計算法的局限性很大，只能在相近條件下進行反應(yīng)器體積的估算。如果改變反應(yīng)過程的條件或改變反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，以改進反應(yīng)器的設(shè)計，或者進一步確定反應(yīng)器的最優(yōu)結(jié)構(gòu)、操作條件，經(jīng)驗計算法是不適用的，這時應(yīng)該用數(shù)學(xué)模型法計算。根據(jù)小型實驗建立的數(shù)學(xué)模

4、型（一般需經(jīng)中試驗證），結(jié)合一定的求解條件——邊界條件和初始條件，預(yù)計大型設(shè)備的行為，實現(xiàn)工程計算。數(shù)學(xué)模型法計算的基礎(chǔ)是描述化學(xué)過程本質(zhì)的動力學(xué)模型以及反映傳遞過程特性的傳遞模型?；痉椒ㄊ且詫嶒炇聦崬榛A(chǔ)，建立上述模型，并建立相應(yīng)的求解邊界條件，然后求解。反應(yīng)器計算的基本方程包括描述濃度變化的物料衡算式；描述溫度變化的能量衡算式；描述壓力變化的動量衡算式；描述反應(yīng)速率變化的動力學(xué)方程式。物料衡算式依據(jù)：質(zhì)量守衡定律?；鶞?zhǔn)：取溫度、濃度等參數(shù)保持不變的單元體積和單元時間作為空間基準(zhǔn)和時間基準(zhǔn)。衡算式：對任一組分A在單元時間Δτ、單元體積ΔV內(nèi)：[A的積累量]=[A的進入量]-[A的離開量]

5、-[A的反應(yīng)量]目的：給出反應(yīng)物濃度或轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)器內(nèi)位置或時間變化的函數(shù)關(guān)系。熱量衡算式（1）依據(jù)：能量守衡定律。（2）基準(zhǔn)：取溫度、濃度等參數(shù)保持不變的單元體積和單元時間作為空間基準(zhǔn)和時間基準(zhǔn)。（3）衡算式在單元時間Δτ、單元體積ΔV內(nèi)（以放熱反應(yīng)為例）：[積累的熱量]=[原料帶入的熱量]+[反應(yīng)產(chǎn)生的熱量]-[出料帶走的熱量]-[傳給環(huán)境或熱載體的熱量]（4）目的：給出溫度隨反應(yīng)器內(nèi)位置或時間變化的函數(shù)關(guān)系。動量衡算式動量衡算式以動量守恒與轉(zhuǎn)化定律為基礎(chǔ)，計算反應(yīng)器的壓力變化。當(dāng)氣相流動反應(yīng)器的進出口壓差很大，以致影響到反應(yīng)組分濃度時，就要考慮流體的動量衡算。一般情況下，反應(yīng)器計算可以

6、不考慮此項。動力學(xué)方程式對于均相反應(yīng)，需要有本征動力學(xué)方程；對于非均相反應(yīng)，應(yīng)該有包括相際傳遞過程在內(nèi)的宏觀動力學(xué)方程。物料衡算式和動力學(xué)方程式是描述反應(yīng)器性能的兩個最基本的方程式。BR體積和數(shù)量求算已知條件每天處理物料總體積VD（或反應(yīng)物料每小時體積流量V0）或V0=FA0/CA0=W0/ρ操作周期——指生產(chǎn)第一線一批料的全部操作時間，由反應(yīng)時間（生產(chǎn)時間）τ和非生產(chǎn)時間τ‘組成。反應(yīng)時間理論上可以用動力學(xué)方程式計算，也可根據(jù)實際情況定。設(shè)備裝料系數(shù)——設(shè)備中物料所占體積與設(shè)備實際容積之比，其具體數(shù)值根據(jù)實際情況而變化，參見表3-1。計算方法1、已知V0與，根據(jù)已有的設(shè)備容積V，求算需用設(shè)

7、備個數(shù)n按設(shè)計任務(wù)每天需要操作的總次數(shù)為：每個設(shè)備每天能操作的批數(shù)為：則需用設(shè)備個數(shù)為：n’需取整數(shù)n，n＞n’。因此實際設(shè)備總能力比設(shè)計要求提高了，其提高的程度稱為設(shè)備能力的后備系數(shù)，以δ表示，則：2、已知每小時處理物料體積V0與操作周期，則需要設(shè)備的總?cè)莘e為：求得設(shè)備總?cè)莘e后，可查得系列設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)選用決定設(shè)備的容積V和個數(shù)n。例3-1講解瓝嶽譟夃懔鈖抮罥嫤殘嗣儠忝橫際蘊畨峔誑嶼釭趏攭餦黒祦纅祏踮礬跖逜蓢驆秛