多釜串联实验装置

A. 搅拌反应釜的传热装置有哪几种,各有什么特点

搅拌反应釜常用的传热装置是：夹套，蛇管。
1、夹套：是反应釜最常
用的传热装置，整体夹
套由圆柱形壳体和下封
头组成。夹套与内筒采
用法兰连接和焊接
俄两
种连接万式。法兰连接
用于操作条件差、需定
期检查和经常清洗夹套
的场合。夹套上设有蒸
汽、冷却水或其他加热、
冷却介质的进出口。当
加热介质是蒸汽时，进
口管靠近夹套上端，冷
凝液从底部排出;当加热
(冷却)介质是液体时，
则进口管应设在底部，
使液体下进上出，有利
于排除气体和充满液体。
2、蛇管：
当夹套传热不能满足要求
或不宜采用夹套传热时，可采
用蛇管传热。
蛇管置于釜内，浸人反应
介质中，传热效果比夹套好，
但检修困难。
蛇管一般由无缝钢管绕制
而成，常用的结构形状有圆形
螺旋状、平面环形、弹簧同心
圆组并联形式等。
当蛇管中心直径较小、圈
数较少时，蛇管利用进出口管
固定在釜盖或釜底上;
若中心直径较大、圈数较多、
重量较大时，则设立固定的支
架支撑。
蛇管的进出口最好设在同一
端，一般设在上封头，结构简
单，装拆方便。

B. 不发生返混说明进塔浓度一样么

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 返混一个重要的化学工程概念 Backmixing –A Important Chemical Engineering Concept 张海涛 丁百全 (华东理工大学化工学院 上海 200237) 在化学工程领域返混是一个重要的工程概念返混又称逆向混合是指不同年龄质点之间的混合这里的逆向是时间概念上的逆向不同于一般搅拌混合 1. 返混的起因 返混产生的原因有两点(1) 反应器内的环流运动物料在连续反应器中的反向运动造成返混如循环反应器中的循环流
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连续流动塔式反应器中的轴向反向扩散以及连续釜式反应器中的搅拌作用(2) 反应器内物料的流速分布不均匀当反应器内物料的流速分布不均匀时也同样可以改变反应器内的浓度分布造成返混 2. 返混的度量 返混现象有两种极限情况[1]一种是假定反应物料以稳定流率流入反应器在反应器中平行向前移动好像用一个活塞在气缸中推动气体向一个方向移动一样该反应器称为活塞流反应器其特点是沿着物料的流动方向物料的温度浓度不断变化而垂直于物料流动方向的任何截面上物料的所有参数如温度浓度压力流速都相同因此反应器中没有返混另一种假定反应物料以稳定流率流入反应器在其中刚进入的新鲜物料与存留在器内的物料在瞬间达到完全混合反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的都等于反应器出口处的物料性质这种反应器
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称为全混流反应器全混流反应器的返混程度最大而介于活塞流与全混流反应器之间的是有不同程度返混的非理想反应器 2.1 停留时间的概念 返混是由物料在反应器中的停留时间分布来度量的所谓停留时间是指物料质点从进入反应器开始到离开为止在反应器中总共停留的时间 物料在反应器中的停留时间分布是一个随机过程因此可用停留时间分布密度与停留时间分布函数来描述由于这两种函数关系密切本文主要介绍停留时间分布密度 停留时间分布密度的定义是同时进入反应器的N 个流体质点中停留时间介于t 与间的质点所占分率dt t +N dN 为dt t E )( 2.2 停留时间的实验测定 停留时间分布通常由实验测定主要的方法是应答技术即用一定的方法将示踪物加到反应器进口然后在反应器出口物料中检验示踪物信号以获得示踪物在反应器中停
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留时间分布规律的实验数据示踪物输入的方法有多种如阶跃注入法脉冲注入法等本文主要介绍脉冲注入法的实验 脉冲法是当反应器中流体达到定态流动后在某个极短的时间内将示踪物脉冲注入进料中然后分析出口流体中的示踪物随时间的变化以确定逗留时间分布实验的具体作法是使物料以稳定的流率V 通过反应体积V R
然后在某个瞬间(t 0时)用极短的时间间隔t ∆向进料中注入浓度为C 0的示踪物并保持混合物的流率仍为V 同时在出口处测定

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
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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 示踪物浓度C 随逗留时间t 的变化 以去离子水为料液高锰酸钾溶液为示踪物采用脉冲注入法进行实验测定多级转盘塔的逗留时间分布实验装置如图1所示转盘安装在每级的中间改变电阻平稳地调节转轴速度实验时去离子水从蒸馏水瓶经泵l 输送到高位槽2调节针形阀3经流量计4让料液充满转盘塔5或6开动电机搅拌调节电压电阻使转速稳定待流量稳定后用针筒自进口快速注入一定量的示踪物料高锰酸钾溶液注射时同时计时每隔一定时间间隔在出口处取样进行比色分析在一
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定流率V 0及转速下求得示踪物的消光度随时间的变化直到消光度为零实验即告结束 图1 多级转盘塔停留时间分布测定实验流程示意图 3. 返混的影响 返混改变了反应器内物料的浓度分布使反应物的浓度普遍下降产物的浓度普遍上升因此返混的利弊决定于反应动力学的浓度效应对正级数的反应返混降低了反应推动力使反应速率降低转化率降低对负级数的反应返混提高反应速率有利于反应对自催化反应返混使产物产物同时又是催化剂浓度增加也有利于反应对复合反应中的平行反应若主反应级数高于副反应级数返混使主产物选择率下降若主反应级数低于副反应级数返混使主产物选择率提高对复合反应中的连串反应返混使反应物浓度降低产物浓度提高因而使主产物的选择率下降 实际反应器中由于流动情况复杂返混情况不同流体质点在反
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应器中逗留时间不同都会影响到反应的转化率 在实际反应器中由于物料质点的逗留时间不同其反应程度也不一样出口时物料中各个质点的浓度也不相同为了计算平均转化率就要根据不同的逗留时间求得出口物料的平均浓度根据逗留时间分布密度的定义逗留时间在t 与t+dt 间的质点所占的分率为E(t)dt 若这部分质点的浓度为C A 则出口物料中反应组分A 的平均浓度A 为 ∫∞=0)(dt t E C A A C (1) 若知道物料质点的逗留时间分布密度就可由上式算出出口平均浓度 下面的例子说明根据逗留时间分布密度计算平均转化率的方法反映了逗留时间分布对转化率的影响
连续反应器中进行一级液相反应[2]为了判断反应器中的流型采用脉冲法加入示踪物进行
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停留时间分布测定测得下列实验数据采用同样空时的CSTR 可以达到82.18转化率问这反应器可达到的转化率为多少
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++++×+×+×+×+×==40s 利用CSTR 的反应结果计算k 对一级反应 c c c k −=0τ s x x k /1151.0)8218.01(408218.0)1(=−=−=τ实际反应器的转化率 dt t E e c c x kt )(1100∫−=−=∞− 离散型为∑∆−=−=∞−00)(11t t E e c c x kt 其中∑∆=∞0)(t c c t E p p 时间 t,s 浓度 )(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 由于实际反应器转化率在PFR 与CSTR 之间所以是非理想反应器 4. 结语 总之返混是反应器连续化后才出现的一种工程现象在分析设计和使用各种类型的反应器时
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都必须把反应器中的返混状况作为一项重要的特征加以考虑某些反应器具有特殊的型式或结构如一般管式反应器的长径比必须大于100连续釜式反应器的多釜串联操作等究其原因就是出于限制返混的考虑 参考文献 [1] 朱炳辰化学反应工程化学工业出版社,1998,7591
[2] 朱炳辰房鼎业姚佩芳化学反应工程例题与习题华东化工学院出版社19937980
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C. 反应工程中，多釜串联模型中，模型参数N的意义是什么，对实践有什么意义

由模型参数N的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度版。当
实验测得模型权参数N值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。
若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，
用其模型参数N值来定量表征返混程度。

D. 多釜串联反应器停留时间分布的测定的几个思考题 求教！！！ 急急急

答:全混流反应器是一种返混为无限大的理想比的流动反应器，其特征是物料进入反应器的瞬时即与反应器内的原有物料完全混合，反应器内物料的组成和温度处处相等且等于反应器出口处的物料的组成和温度。可利用本实验所用的脉冲法测量搅拌釜的停留时间分布，通过计算停留时间分布的无因次方差，若搅拌釜达到全混流反应，则方差为1。加强搅拌，搅拌良好且流体粘度不大的连续搅拌釜式反应器，当反应不是很快，停留时间比混合时间大得多时，可近似看作全混流反应器。

E. 为什么工业生产中常用多釜串联反应器

多釜串联反应器可以近似的看成是一个平推流反应器，多釜串联反应温度易于控制，并且可以极大提升反应的转化率。有利于加深反应深度。

F. 釜式反应器的组成

找到了这个网站``里面有好多该反应器的数据``

我不是很懂``

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

釜式反应器
tank reactor

一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
操作方式 釜式反应器按操作方式可分为：①间歇釜式反应器,或称间歇釜（图1[间歇釜式反应器]）。

操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。②连续釜式反应器,或称连续釜(图2[连续釜式反应器]

)。可避免间歇釜的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合，釜内物料流型可视作全混流，反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合，釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器（图3[多级串联釜式反应器]

）,以减小返混的不利影响，并可分釜控制反应条件。③半连续釜式反应器。指一种原料一次加入，另一种原料连续加入的反应器，其特性介于间歇釜和连续釜之间。
计算 就单一反应a→b而言，各种釜式反应器的常用计算方法如下：①对于间歇釜式反应器,当反应物a的... 初浓度和终浓度分别为和c时，反应所需的时间为：

(1)式中 为反应物a的浓度；-为浓度为时的反应速率。②对于连续釜式反应器，设反应器为全混流，当反应物a的进口浓度和出口浓度分别为和时，反应所需的平均停留时间为：

(2)式中 为反应器的有效容积；为体积流率;-为出口浓度下的反应速率。③对于多釜串联反应器,可以利用式(2)逐个反应器类推计算。对一级反应（-=，为反应速率常数）,若各釜有效容积相等，反应温度相同，则有：

式中为第釜中a的浓度；为一釜的平均停留时间。
工程放大 机械搅拌的釜式反应器可针对不同反应特征按下列原则之一进行放大：①搅拌雷诺数相等。

式中为搅拌桨转速；为搅拌桨直径；为液体密度;为粘度；②单位体积液体搅拌功率相等；③搅拌桨外缘的线速度相等（见彩图[釜式反应器]）。

G. pet的聚合由哪些反应釜串联进行为什么要多釜串联

对的，多釜串联反应器的釜数增多，反应器内物料的返混程度减小，越像平推流反应器PFR。

H. 连续釜式反应器操作特点

1、间歇反应器又称间歇反应器。

操作灵活，易于适应不同的操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、长反应时间的产品生产。间歇式釜的缺点是需要上、下料等辅助操作，产品质量不易稳定。但有些反应过程，如发酵反应、聚合反应等，仍难以实现连续生产。到目前为止，仍采用间歇式大锅。

间歇式操作反应器是按一定比例向反应器中添加原料，反应达到一定要求后，一次排出原料。连续操作反应器包括原料的连续添加和反应产物的连续排放。当操作达到稳定状态时，反应器中任何位置的物料成分和温度等状态参数不随时间变化。半连续操作反应器，也称为半分批操作反应器，介于两者之间，通常是每次添加一种反应物，然后连续添加另一种反应物。当反应达到一定要求时，停止操作，卸料。

间歇式反应器的优点是设备简单，同一设备可以生产多种产品，特别适用于制药、染料等工业部门的小批量、多品种生产。此外，间歇式反应器中不存在物料回流，有利于大多数反应的进行。其缺点是需要装卸物料、清洗等辅助程序，产品质量不易稳定。

2、连续反应器，或者连续反应器。

间歇式反应器的缺点可以避免，但搅拌作用会造成反应器内流体的回流。在搅拌强烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的情况下，反应器内物料的流动形态可视为完全混合流，因此该反应反应器称为完全混合反应器。在需要高转化率或串联副反应的情况下，反应器中的反混合是一个不利因素。此时，多个反应器可以串联使用，以减少反混的不利影响，反应条件可以由单独的反应器控制。

只要有可能，大规模生产就应该使用连续反应器。连续反应器具有质量稳定、操作控制方便等优点。其缺点是连续反应器存在不同程度的反混，对大多数反应都是不利因素，应通过反应器的合理选择和结构设计加以限制。

3、半连续釜式反应器。

指一次加入一种原料，再不断加入另一种原料的反应器。该反应器具有介于间歇反应器和连续反应器之间的特点。