《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）第4章 流动管式反应器（Ideal Tubular Reactor）

Chemical Reaction Engineering 第四章理想管式反应器(Ideal Tubular Reactor) 乙烯裂解炉 反应管排列方式

Chemical Reaction Engineering 第四章 理想管式反应器（Ideal Tubular Reactor） 乙烯裂解炉 反应管排列方式

Chemical Reaction Engineering 一、 理想管式反应器特点plug flow reactor(PFR) (1)连续定态操作，在反应器 的各个径向截面上，物料浓 度不随时间而变化； (2)反应速率随空间位置而变 管式反应器 化； (3)反应速率随空间位置的变 化将只限于轴向。 Tubular reactor 典型反应器：乙烯裂解炉 反应结果唯一地 由化学反应动力 学所确定

Chemical Reaction Engineering 一、理想管式反应器特点 plug flow reactor（PFR） 反应结果唯一地 由化学反应动力 学所确定。 ⑴连续定态操作，在反应器 的各个径向截面上，物料浓 度不随时间而变化； ⑵反应速率随空间位置而变 化； ⑶反应速率随空间位置的变 化将只限于轴向。 典型反应器：乙烯裂解炉

Chemical Reaction Engineering 二、理想管式反应器基本方程式 dV=Sdl CAo,Yo FA F+dF →CA'0 取微元dW=Sdl d 对微元作物料衡算： 流入量=流出量+反应量+累积量 F=F+dF+(-ra)dv+0 :F4=F4(1-x4) → Fodx=(-ra)dv

Chemical Reaction Engineering 二、 理想管式反应器基本方程式 取微元 dV  Sdl 流入量 ＝ 流出量 ＋ 反应量 ＋ 累积量 对微元作物料衡算： FA F A0 (1 xA )  FA0 dx A  (rA )dV l=0 l=L FA FA+dFA dV=Sdl CA0,v0 dl CAf,v0 ( ) 0 F F dF r dV A A A A     

Chemical Reaction Engineering PFR基本方程： Fodx=(-ra)dv 恒容 适用等温、变温、等容、 变容等 积分式 V-Faf dx (-rA) :F0=,CA0 V Vo

Chemical Reaction Engineering PFR基本方程： FA0 dx A  (rA )dV 适用等温、变温、等容、变容等    Af x A A A r dx V F 0 0 ( ) 积分式 A0 0 CA0 F  v      A f x A A A p r dx C V V 0 0 0 ( )      Af A C C A A p r dC 0 ( )  恒容

Chemical Reaction Engineering 与同版应器样；，-号 -c高 积分关系：（恒容、等温时，以n=0,1,2级为例） (-r)=k kt=Ca0-CA kt=CA0XA (-ra)=kC4 k In C k In CA 1-X4 (-A)=kC2 1 kt= kt= XA C C40(1-xA） ·自催化反应、可逆反应、平行反应、串联反应

Chemical Reaction Engineering 积分关系：（恒容、等温时，以n=0，1，2级为例） (rA )  k CA CA k  0  A A k C x  0  A A (r )  kC A A C C k 0   ln xA k   1 1  ln 2 ( ) A A r  kC 0 1 1 CA CA k   (1 ) A0 A A C x x k       Af A x x A A p A r dx C 0 ( ) 0      Af A C C A A p r dC 0 ( ) 与间歇反应器一样：  •自催化反应、可逆反应、平行反应、串联反应