《北学反应工程》教橐 第三章想反应 1分芤式操作的究全混合反应踞 (-rn)0为CA=CA0=2.3 kmol/m3时的反应速率,所以 4=2×(092×23)×5104=1025m2 1799.2(180-50 [分析] B随着反应的进行反应速率逐渐减小,加热蒸汽的温度也应相应地下 降,但蒸汽温度最低也有110℃。下面首先确定在Tm=110℃,A1=1025m2 的条件下为使反应仍在50℃下进行相应的转化率x4是多少。应用式(2)重 排后可得 1(Tm-7) (-x)=kC和V(△H,) (3) 所以: 99.2 xA=1- (10-50)×1025 0.46 kOk(△H) 92×2.3×222×51047 这个计算结果表明,当反应进行到xA=0.46时,蒸汽温度已降至下限。 此后只能靠减少传热面积才能降低供热速率。为此,应用式(1)计算在Tm 为110℃,xA=0.70时所需的传单面积A2 0.92×231-0.70)×222×51047 =665m2 17992110-50 [分析] 根据上述计算结果,我们采用如下的供热方案:在反应器内设置两组 加热盘管,其中一组盘管的传热面积为665m2,另一组盘管的传热面积为 (1025-665)=3.59m2。在反应开始时采用180℃的蒸汽,两组传热面均用上 以确保反应初期的供热速率,然后随着反应的进行同步地下降蒸汽温度, 直至反应转化率到046时蒸汽温度已降至110℃了。此时停止使用传热面 为359m2的那组加热盘管,而只用传热面为665m2的盘管,相应这一加热 面积所需蒸汽的温度也可由式(2)算得(此时x4=046): kC0(-xA)/(△H1) 092×25-046)×2235147 所以: Tn=T+108=158℃ 即当xA=046时,停掉一组加热盘管的同时将蒸汽温度从110℃调节到 158℃。然后再随反应的进行同步地减低蒸汽温,当xA=0.70时Tm刚好为 l10℃(见式(4))。由式(1)和(3)可给出Tm随反应时间参的变化关系为: KCa(△AH (5) 将具体数值代入式(5)可得: 在xA=0到046(相应的t为0到070小时) Tm=50+130exp(-092)(加热面积为1025m2)(6) 在xA=0.46到0.70(相应的t从0.70小时到31小时) Tm=50+200exp(-092)(加热面积为665m2) (7) 按式(6)(7)的计算结果如图3-1-2所示。 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第9页共13页《化学反应工程》教案 第三章 理想反应器 3.1 分批式操作的完全混合反应器 ［分 析］ ［分 析］ ( ) A 0 − r 为 3 CA = CA0 = 2.3 kmol m 时的反应速率，所以 ( ) ( ) 2 1 10.25 1799.2 180 50 22.2 0.92 2.3 51047 A = m − × × × = Ｂ 随着反应的进行反应速率逐渐减小，加热蒸汽的温度也应相应地下 降，但蒸汽温度最低也有 110℃。下面首先确定在 Tm=110℃，A1=10.25m 2 的条件下为使反应仍在 50℃下进行相应的转化率 是多少。应用式(2)重 排后可得： A x ( ) ( ) ( ) A r m A kC V H UA T T x ∆ − − = 0 1 1 （３） 所以： ( ) ( ) ( ) 0.46 0.92 2.3 22.2 51047 1799.2 110 50 10.25 1 1 0 1 = × × × × − × = − ∆ − = − A r m A kC V H UA T T x 这个计算结果表明，当反应进行到 x A = 0.46时，蒸汽温度已降至下限。 此后只能靠减少传热面积才能降低供热速率。为此，应用式(1)计算在 Tm 为 110℃， x A = 0.70时所需的传单面积 A2： （4） 根据上述计算结果，我们采用如下的供热方案：在反应器内设置两组 加热盘管，其中一组盘管的传热面积为 6.65m 2 ，另一组盘管的传热面积为 (10.25-6.65)=3.59m2 。在反应开始时采用 180℃的蒸汽，两组传热面均用上 以确保反应初期的供热速率，然后随着反应的进行同步地下降蒸汽温度， 直至反应转化率到 0.46 时蒸汽温度已降至 110℃了。此时停止使用传热面 为 3.59m2 的那组加热盘管，而只用传热面为 6.65m 2 的盘管，相应这一加热 面积所需蒸汽的温度也可由式(2)算得(此时 x A = 0.46 )： ( ) ( ) ( ) 1799.2 6.65 0.92 2.3 1 0.46 22.2 51047 1 0 × × − × × = − ∆ − = UA kC x V H T T A A r m 所以： Tm=T+108=158℃ 即当 时，停掉一组加热盘管的同时将蒸汽温度从 110℃调节到 158℃。然后再随反应的进行同步地减低蒸汽温，当 x A = 0.46 x A = 0.70时 Tm 刚好为 110℃(见式(4))。由式(1)和(3)可给出 Tm随反应时间参的变化关系为： ( ) ( kt UA VkC H T T A r m − ) ∆ = + exp 0 （5） 将具体数值代入式(5)可得： 在 x A = 0 到 0.46（相应的 t 为 0 到 0.70 小时）： Tm = 50 +130 exp(− 0.92t) (加热面积为 10.25m２ ) （6） 在 x A = 0.46到 0.70（相应的 t 从 0.70 小时到 31 小时） Tm = 50 + 200 exp(− 0.92t) (加热面积为 6.65m2 ) （7） 按式(6) (7)的计算结果如图 3-1-2 所示。 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 9 页 共 13 页