《北学反应工程》敦 苇3章現想反应 3.5平推流反应器 (V)用最后所得的xAmH,mn+t值重复(I)~(Ⅳ)的步骤进行(m+)段 的计算。如此逐段计算直到满足所要求的反应器出口转化率xAn为止,所需 反应管的长度L=∑M:如果是采用等步长M,则有L=NM [举例] 例3-5-2正丁烷按下述三个计量方程进行热分解反应 CHio=CH +C3Hs △H1=9260cal/mol CHIo=C2H6+C2HA △H2=12300cal/mol CHio=H2+CAHs △H3=(15900+2.78T)ca1/mo1 已知这三个反应是按10:4:1的比例进行的,并测得该热分解反应的 速率方程为 PA=kPLS+ ka2Pi-(mmHg/min) (1) (Ical=4.1840J, ImmHg =133.322Pa 式中:P0,P分别为正丁烷的起始分压和分压(毫米汞柱);其速率常 数k1,k2之值如下表所示 T(°cC) 480 490 500 510 520 535 k1×10 0.6421.0431.8002.8504.5008.300 k2×1040.1820.338 6251.1261.9504.770 若采用内径为D=0.090m的管式反应器来进行此热分解反应并要求正丁烷的 转化率为xA=0.25,试求所需的管长L。其它操作条件和数据如下: (I)原料为纯的正丁烷气体,起始压力P为760mHg,反应也恒定在 此压力下进行;起始温度T0=510°C:进料速率为 V40= 1414-me (Ⅱ)假定反应气中有∑(5)(Cm)2=∑()1(n)=F0CP,其中 PA=380+0.02787( carMol,K) Ⅲ)在此操作条件下总括传热系数U为管长的函数,其关系如下: U=11.59 加热介质的温度Tm=833K 讲解] 若以FA0表示进入管式反应器的正丁烷的起始摩尔流量。 ∴FA=z(D)v0=0.7854×0002×144=9036×10-1mo!/min (注:F=S·0,S为面积,此时v为面积流量 由计量方程可知,该反应的膨胀因子δA=1.0,所以有: F=Fd- 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第9页共11页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.5 平推流反应器 ［举 例］ ［讲 解］ (Ⅴ) 用最后所得的 ，T 值重复(Ⅰ)～(Ⅳ)的步骤进行 段 的计算。如此逐段计算直到满足所要求的反应器出口转化率 为止，所需 反应管的长度 ；如果是采用等步长 A,n+1 x n+1 ( ) n +1 A n x , =∑∆ N i L l 1 ∆l ，则有 L = N ⋅ ∆l 。 例 3-5-2 正丁烷按下述三个计量方程进行热分解反应： C4H10=CH4+C3H6 ΔH1=9260cal/mol C4H10=C2H6+C2H4 ΔH2=12300cal/mol C4H10=H2+C4H8 ΔH3=(15900+2.78T)cal/mol 巳知这三个反应是按 10：4：1 的比例进行的，并测得该热分解反应的 速率方程为： A A A A A P P k P k P dt dP − − = + 0 2 1.5 2 1 (mmHg /min) (1) （1cal = 4.1840J ，1mmHg = 133.322Pa ） 式中：P ，P 分别为正丁烷的起始分压和分压(毫米汞柱)；其速率常 数 k A0 A 1，k2之值如下表所示： T（○C） 480 490 500 510 520 535 0.642 1.043 1.800 2.850 4.500 8.300 0.182 0.338 0.625 1.126 1.950 4.770 若采用内径为 D=0.090m 的管式反应器来进行此热分解反应并要求正丁烷的 转化率为 χA=0.25，试求所需的管长Ｌ。其它操作条件和数据如下： (Ⅰ) 原料为纯的正丁烷气体，起始压力 为 760mmHg，反应也恒定在 此压力下进行；起始温度 ；进料速率为： PA0 T Cο 0 = 510 2 2 0 min 141.4 58 min 8200 m mol m mol vA ⋅ = ⋅       = ( Ⅱ ) 假定反应气中 有 ( ) ( ) ( ) ( ) Pi P A PA P Pi R i R ∑ Fi C =∑ F C = F 0C ，其中 C T(cal mol K) PA = 3.80 + 0.0278 / ⋅ 。 (Ⅲ) 在此操作条件下总括传热系数 U 为管长l 的函数，其关系如下：         ⋅ ⋅ = − m K cal U l 2 0.33 min 11.59 加热介质的温度 Tm=833K 解: 若以 FA0 表示进入管式反应器的正丁烷的起始摩尔流量。 ∴ ( ) 0.7854 0.0902 141.4 9.036 10 / min 4 1 2 1 0 2 F 0 D v mol A − = π = × × = × （注： F = S ⋅ v0 ，S 为面积，此时v0 为面积流量） 由计量方程可知，该反应的膨胀因子 δA=1.0，所以有： (1 ) A A0 A F = F − x (2) 4 k1 ×10 4 k2 ×10 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 9 页 共 11 页