任务点:1、能够用解析法计算乙酸丁酯反应器(PFR)的体积;2、能够用图解法计算乙酸丁酯反应器(PFR)的体积;3、画出管式反应器的示意图并分析;任务点4、能够简要分析,合理选择合适大小乙酯丁酯反应器
解析法计算乙酸丁酯反应器(PFR)的体积
活塞流反应器的设计方程
根据活塞流反应器的特点,司一取反应器中一微元段作物料衡算,然后沿管长对整个反应器积分,就可得到活塞流反应器的设计基础式
积分得VR=FA0 或τ=VR / Q=cA0
又由于此反应为二级横纹恒容反应
-rA=kcA 、cA=cA0 (1-)
代入得 VR=v
已知:xAf=, cA0=(kmol/m),
由A0105-1求得每小时需要处理的原料体积为
V=142x(1+)=(kmol/m)
k=/(),
v=*
=≈1(m³)
管式反应器的特点
管式反应器是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器,通常管式反应器的长度和直径之比大于50-100.。管式反应器在实际应用中,多数采用连续操作,少数采用半连续操作,使用间隙操作的极为罕见。管式反应器有以下几个特点。
(1)由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。
(2)管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。
(3)由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。
(4)管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
(5)和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接
近与理想流体。
(6)管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。
管式反应器是应用较多的一种连续操作反应器,常用的管式反应器有以下几种类
型.
(1)水平管式反应器如图给出的是进行气相或均液相反应常用的一种管式反应器
。
由无缝钢管与U形管连接而成。这种结构易于加工制造和检修。高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰,可承受1600-10000kPa压力。如用透镜面钢法兰,承受压力可达10000-20000kPa。
水平管式反应器,用于气相或均液相反应
(2)立管式反应器。如图为单程式立管式反应器,
为带中心插入管的立管式反应器。有时也将一束立
管安装在一个加热套筒内,以节省安装面积,如图
立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中
(3)盘管式反应器
将管式反应器做成盘管的形式,设备紧凑,节省空间。但检修和清刷管道比较困难。如图所示的反应器由许多水平盘管上下重叠串联组成。每一个盘管是由许多半径不同的半圆形管子相连接成螺旋形式,螺旋中央留出Φ400mm的空间,便于安装和检修。
(4)U形管式反应器
U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质过程。U形管的直径大,物料停留时间增长,可应用于反应速率较慢的反应。例如带多孔挡板的U形管式反应器,被应用于己内酰胺的聚合反应。带搅拌装置的U形管式反应器适用于非均液相物料或液固相悬浮物料,如甲苯的连续硝化、蒽醌的连续磺化等反应。
是
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