多釜串聯實驗裝置

A. 攪拌反應釜的傳熱裝置有哪幾種,各有什麼特點

攪拌反應釜常用的傳熱裝置是：夾套，蛇管。
1、夾套：是反應釜最常
用的傳熱裝置，整體夾
套由圓柱形殼體和下封
頭組成。夾套與內筒采
用法蘭連接和焊接
俄兩
種連接萬式。法蘭連接
用於操作條件差、需定
期檢查和經常清洗夾套
的場合。夾套上設有蒸
汽、冷卻水或其他加熱、
冷卻介質的進出口。當
加熱介質是蒸汽時，進
口管靠近夾套上端，冷
凝液從底部排出;當加熱
(冷卻)介質是液體時，
則進口管應設在底部，
使液體下進上出，有利
於排除氣體和充滿液體。
2、蛇管：
當夾套傳熱不能滿足要求
或不宜採用夾套傳熱時，可采
用蛇管傳熱。
蛇管置於釜內，浸人反應
介質中，傳熱效果比夾套好，
但檢修困難。
蛇管一般由無縫鋼管繞制
而成，常用的結構形狀有圓形
螺旋狀、平面環形、彈簧同心
圓組並聯形式等。
當蛇管中心直徑較小、圈
數較少時，蛇管利用進出口管
固定在釜蓋或釜底上;
若中心直徑較大、圈數較多、
重量較大時，則設立固定的支
架支撐。
蛇管的進出口最好設在同一
端，一般設在上封頭，結構簡
單，裝拆方便。

B. 不發生返混說明進塔濃度一樣么

o p y r i g h t e d E a s t C h i n a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S h a n g h a i 200237 P e o p l e s R e p u b l i c o f C h i n a C o p y r i g h t e d E a C h i n a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S h a n g h a i 200237 P e o p l e s R e p u b l i c o f C h i n a 返混一個重要的化學工程概念 Backmixing –A Important Chemical Engineering Concept 張海濤 丁百全 (華東理工大學化工學院 上海 200237) 在化學工程領域返混是一個重要的工程概念返混又稱逆向混合是指不同年齡質點之間的混合這里的逆向是時間概念上的逆向不同於一般攪拌混合 1. 返混的起因 返混產生的原因有兩點(1) 反應器內的環流運動物料在連續反應器中的反向運動造成返混如循環反應器中的循環流
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連續流動塔式反應器中的軸向反向擴散以及連續釜式反應器中的攪拌作用(2) 反應器內物料的流速分布不均勻當反應器內物料的流速分布不均勻時也同樣可以改變反應器內的濃度分布造成返混 2. 返混的度量 返混現象有兩種極限情況[1]一種是假定反應物料以穩定流率流入反應器在反應器中平行向前移動好像用一個活塞在氣缸中推動氣體向一個方向移動一樣該反應器稱為活塞流反應器其特點是沿著物料的流動方向物料的溫度濃度不斷變化而垂直於物料流動方向的任何截面上物料的所有參數如溫度濃度壓力流速都相同因此反應器中沒有返混另一種假定反應物料以穩定流率流入反應器在其中剛進入的新鮮物料與存留在器內的物料在瞬間達到完全混合反應器中所有空間位置的物料參數都是均勻的都等於反應器出口處的物料性質這種反應器
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稱為全混流反應器全混流反應器的返混程度最大而介於活塞流與全混流反應器之間的是有不同程度返混的非理想反應器 2.1 停留時間的概念 返混是由物料在反應器中的停留時間分布來度量的所謂停留時間是指物料質點從進入反應器開始到離開為止在反應器中總共停留的時間 物料在反應器中的停留時間分布是一個隨機過程因此可用停留時間分布密度與停留時間分布函數來描述由於這兩種函數關系密切本文主要介紹停留時間分布密度 停留時間分布密度的定義是同時進入反應器的N 個流體質點中停留時間介於t 與間的質點所佔分率dt t +N dN 為dt t E )( 2.2 停留時間的實驗測定 停留時間分布通常由實驗測定主要的方法是應答技術即用一定的方法將示蹤物加到反應器進口然後在反應器出口物料中檢驗示蹤物信號以獲得示蹤物在反應器中停
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留時間分布規律的實驗數據示蹤物輸入的方法有多種如階躍注入法脈沖注入法等本文主要介紹脈沖注入法的實驗 脈沖法是當反應器中流體達到定態流動後在某個極短的時間內將示蹤物脈沖注入進料中然後分析出口流體中的示蹤物隨時間的變化以確定逗留時間分布實驗的具體作法是使物料以穩定的流率V 通過反應體積V R
然後在某個瞬間(t 0時)用極短的時間間隔t ∆向進料中注入濃度為C 0的示蹤物並保持混合物的流率仍為V 同時在出口處測定

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i c o f C h i n a C o p y r i g h t e d E a s t C h i n a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S h a n g h a i 200237 P e o p l e s R e p u b l i c o f C h i n a 示蹤物濃度C 隨逗留時間t 的變化 以去離子水為料液高錳酸鉀溶液為示蹤物採用脈沖注入法進行實驗測定多級轉盤塔的逗留時間分布實驗裝置如圖1所示轉盤安裝在每級的中間改變電阻平穩地調節轉軸速度實驗時去離子水從蒸餾水瓶經泵l 輸送到高位槽2調節針形閥3經流量計4讓料液充滿轉盤塔5或6開動電機攪拌調節電壓電阻使轉速穩定待流量穩定後用針筒自進口快速注入一定量的示蹤物料高錳酸鉀溶液注射時同時計時每隔一定時間間隔在出口處取樣進行比色分析在一
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定流率V 0及轉速下求得示蹤物的消光度隨時間的變化直到消光度為零實驗即告結束 圖1 多級轉盤塔停留時間分布測定實驗流程示意圖 3. 返混的影響 返混改變了反應器內物料的濃度分布使反應物的濃度普遍下降產物的濃度普遍上升因此返混的利弊決定於反應動力學的濃度效應對正級數的反應返混降低了反應推動力使反應速率降低轉化率降低對負級數的反應返混提高反應速率有利於反應對自催化反應返混使產物產物同時又是催化劑濃度增加也有利於反應對復合反應中的平行反應若主反應級數高於副反應級數返混使主產物選擇率下降若主反應級數低於副反應級數返混使主產物選擇率提高對復合反應中的連串反應返混使反應物濃度降低產物濃度提高因而使主產物的選擇率下降 實際反應器中由於流動情況復雜返混情況不同流體質點在反
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應器中逗留時間不同都會影響到反應的轉化率 在實際反應器中由於物料質點的逗留時間不同其反應程度也不一樣出口時物料中各個質點的濃度也不相同為了計算平均轉化率就要根據不同的逗留時間求得出口物料的平均濃度根據逗留時間分布密度的定義逗留時間在t 與t+dt 間的質點所佔的分率為E(t)dt 若這部分質點的濃度為C A 則出口物料中反應組分A 的平均濃度A 為 ∫∞=0)(dt t E C A A C (1) 若知道物料質點的逗留時間分布密度就可由上式算出出口平均濃度 下面的例子說明根據逗留時間分布密度計算平均轉化率的方法反映了逗留時間分布對轉化率的影響
連續反應器中進行一級液相反應[2]為了判斷反應器中的流型採用脈沖法加入示蹤物進行
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停留時間分布測定測得下列實驗數據採用同樣空時的CSTR 可以達到82.18轉化率問這反應器可達到的轉化率為多少
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++++×+×+×+×+×==40s 利用CSTR 的反應結果計算k 對一級反應 c c c k −=0τ s x x k /1151.0)8218.01(408218.0)1(=−=−=τ實際反應器的轉化率 dt t E e c c x kt )(1100∫−=−=∞− 離散型為∑∆−=−=∞−00)(11t t E e c c x kt 其中∑∆=∞0)(t c c t E p p 時間 t,s 濃度 )(t E Kt kt e − t t E e kt ∆−)( 20 3 0.015 2.3 0.1003 0.015 30 5 0.025 3.45 0.0307 0.0079 40 5 0.025 4.60 0.01 0.0025 50 4 0.02 5.75 0.0031 0.0006 60 2 0.01 6.90 0.001 0.0001 70 1 0.005 8.05 0.0003 1.510-5 ∑∆−t t E e kt )(=0.0261 x=1kt e −=140115.0×−e =10.01005=99 由於實際反應器轉化率在PFR 與CSTR 之間所以是非理想反應器 4. 結語 總之返混是反應器連續化後才出現的一種工程現象在分析設計和使用各種類型的反應器時
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都必須把反應器中的返混狀況作為一項重要的特徵加以考慮某些反應器具有特殊的型式或結構如一般管式反應器的長徑比必須大於100連續釜式反應器的多釜串聯操作等究其原因就是出於限制返混的考慮 參考文獻 [1] 朱炳辰化學反應工程化學工業出版社,1998,7591
[2] 朱炳辰房鼎業姚佩芳化學反應工程例題與習題華東化工學院出版社19937980
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C. 反應工程中，多釜串聯模型中，模型參數N的意義是什麼，對實踐有什麼意義

由模型參數N的數值可檢驗理想流動反應器和度量非理想流動反應器的返混程度版。當
實驗測得模型權參數N值與實際反應器的釜數相近時，則該反應器達到了理想的全混流模型。
若實際反應器的流動狀況偏離了理想流動模型，則可用多級全混流模型來模擬其返混情況，
用其模型參數N值來定量表徵返混程度。

D. 多釜串聯反應器停留時間分布的測定的幾個思考題 求教！！！ 急急急

答:全混流反應器是一種返混為無限大的理想比的流動反應器，其特徵是物料進入反應器的瞬時即與反應器內的原有物料完全混合，反應器內物料的組成和溫度處處相等且等於反應器出口處的物料的組成和溫度。可利用本實驗所用的脈沖法測量攪拌釜的停留時間分布，通過計算停留時間分布的無因次方差，若攪拌釜達到全混流反應，則方差為1。加強攪拌，攪拌良好且流體粘度不大的連續攪拌釜式反應器，當反應不是很快，停留時間比混合時間大得多時，可近似看作全混流反應器。

E. 為什麼工業生產中常用多釜串聯反應器

多釜串聯反應器可以近似的看成是一個平推流反應器，多釜串聯反應溫度易於控制，並且可以極大提升反應的轉化率。有利於加深反應深度。

F. 釜式反應器的組成

找到了這個網站``裡面有好多該反應器的數據``

我不是很懂``

http://hgy.njut.e.cn/new/reactioncai/reactioncai/ch3index.htm

釜式反應器
tank reactor

一種低高徑比的圓筒形反應器，用於實現液相單相反應過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應過程。器內常設有攪拌（機械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉。在反應過程中物料需加熱或冷卻時，可在反應器壁處設置夾套，或在器內設置換熱面，也可通過外循環進行換熱。
操作方式 釜式反應器按操作方式可分為：①間歇釜式反應器,或稱間歇釜（圖1[間歇釜式反應器]）。

操作靈活，易於適應不同操作條件和產品品種，適用於小批量、多品種、反應時間較長的產品生產。間歇釜的缺點是：需有裝料和卸料等輔助操作，產品質量也不易穩定。但有些反應過程，如一些發酵反應和聚合反應，實現連續生產尚有困難，至今還採用間歇釜。②連續釜式反應器,或稱連續釜(圖2[連續釜式反應器]

)。可避免間歇釜的缺點，但攪拌作用會造成釜內流體的返混。在攪拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時間較長的場合，釜內物料流型可視作全混流，反應釜相應地稱作全混釜。在要求轉化率高或有串聯副反應的場合，釜式反應器中的返混現象是不利因素。此時可採用多釜串聯反應器（圖3[多級串聯釜式反應器]

）,以減小返混的不利影響，並可分釜控制反應條件。③半連續釜式反應器。指一種原料一次加入，另一種原料連續加入的反應器，其特性介於間歇釜和連續釜之間。
計算 就單一反應a→b而言，各種釜式反應器的常用計算方法如下：①對於間歇釜式反應器,當反應物a的... 初濃度和終濃度分別為和c時，反應所需的時間為：

(1)式中 為反應物a的濃度；-為濃度為時的反應速率。②對於連續釜式反應器，設反應器為全混流，當反應物a的進口濃度和出口濃度分別為和時，反應所需的平均停留時間為：

(2)式中 為反應器的有效容積；為體積流率;-為出口濃度下的反應速率。③對於多釜串聯反應器,可以利用式(2)逐個反應器類推計算。對一級反應（-=，為反應速率常數）,若各釜有效容積相等，反應溫度相同，則有：

式中為第釜中a的濃度；為一釜的平均停留時間。
工程放大 機械攪拌的釜式反應器可針對不同反應特徵按下列原則之一進行放大：①攪拌雷諾數相等。

式中為攪拌槳轉速；為攪拌槳直徑；為液體密度;為粘度；②單位體積液體攪拌功率相等；③攪拌槳外緣的線速度相等（見彩圖[釜式反應器]）。

G. pet的聚合由哪些反應釜串聯進行為什麼要多釜串聯

對的，多釜串聯反應器的釜數增多，反應器內物料的返混程度減小，越像平推流反應器PFR。

H. 連續釜式反應器操作特點

1、間歇反應器又稱間歇反應器。

操作靈活，易於適應不同的操作條件和產品品種，適用於小批量、多品種、長反應時間的產品生產。間歇式釜的缺點是需要上、下料等輔助操作，產品質量不易穩定。但有些反應過程，如發酵反應、聚合反應等，仍難以實現連續生產。到目前為止，仍採用間歇式大鍋。

間歇式操作反應器是按一定比例向反應器中添加原料，反應達到一定要求後，一次排出原料。連續操作反應器包括原料的連續添加和反應產物的連續排放。當操作達到穩定狀態時，反應器中任何位置的物料成分和溫度等狀態參數不隨時間變化。半連續操作反應器，也稱為半分批操作反應器，介於兩者之間，通常是每次添加一種反應物，然後連續添加另一種反應物。當反應達到一定要求時，停止操作，卸料。

間歇式反應器的優點是設備簡單，同一設備可以生產多種產品，特別適用於制葯、染料等工業部門的小批量、多品種生產。此外，間歇式反應器中不存在物料迴流，有利於大多數反應的進行。其缺點是需要裝卸物料、清洗等輔助程序，產品質量不易穩定。

2、連續反應器，或者連續反應器。

間歇式反應器的缺點可以避免，但攪拌作用會造成反應器內流體的迴流。在攪拌強烈、液體粘度較低或平均停留時間較長的情況下，反應器內物料的流動形態可視為完全混合流，因此該反應反應器稱為完全混合反應器。在需要高轉化率或串聯副反應的情況下，反應器中的反混合是一個不利因素。此時，多個反應器可以串聯使用，以減少反混的不利影響，反應條件可以由單獨的反應器控制。

只要有可能，大規模生產就應該使用連續反應器。連續反應器具有質量穩定、操作控制方便等優點。其缺點是連續反應器存在不同程度的反混，對大多數反應都是不利因素，應通過反應器的合理選擇和結構設計加以限制。

3、半連續釜式反應器。

指一次加入一種原料，再不斷加入另一種原料的反應器。該反應器具有介於間歇反應器和連續反應器之間的特點。