循环反应器的最适宜循环比_谢永福

14循环反应器的最适宜循环比

循环反应器的最适宜循环比

青岛化工学院　　谢永福　谢　冰

　　

　　　介绍循环反应器和最适宜循环比的基本概念以及求取最适宜循环比的方法。　　　关键词　循环反应器　循环比

最适宜循环比(移走的和返回的产品之

符号说明

　　CA—反应物A的浓度,摩/米　　fA—反应物A的转化率　　R—循环比

　　VR—反应器体积,米3

　　V—反应物料的体积流量,米3/分　　FA0—反应物A的进料速度,摩/分

　　F′A1—转化为fA=0时入口摩尔流量,摩/分　　 A—膨胀率

　　rA—A的化学反应速度,摩/米3・分　　n—摩尔流量,摩/分

3

比),就是在最终转化率被确定之后,在最适宜循环比下进行操作,所需反应器的体积最小。

为了求取最适宜的循环比,我们假设有一理想挤出反应器,反应后的部分产品重新回到反应器入口,如图1所示。

　　V1

FA0F

A1

CA0

CA1fA0

fA1

V0　　理想挤出反应器

VR

V2　　　

FA3CA3fA3V3

图1

FA2CA2

fA2　FA4CA4fA4V4　　

　　在发酵反应和自催化反应过程中,希望反应后的产品和反应物之间最充分地混合,所以常用循环反应器。所谓循环反应器,就是反应后的产物,一部分作为产品而被移走,另一部分返回到反应器入口与反应物一起重新进入反应器。这种反应器在石油化工生产中,为了回收没有反应的原料也常被广泛地采用。“覆盖图”反映的数据直观明了,特别是对未覆盖的地方一清二楚,为今后应做哪些焊接工艺评定指明了方向。笔者建议直接从焊接工艺评定文件出发填写“覆盖图”,省去编制“焊接工艺评定一览表”。

　　(2)制造厂工艺人员根据“覆盖图”可迅速判断产品的焊接工艺是否需要补做焊接工艺评定,从而及时安排焊试室的工作或调动现有工艺达到覆盖要求。同样,检验人员通过对照“覆盖图”可快速判断实际生产中的焊接工作是　　因为CA1、fA1及反应器体积VR和循环比R有关,我们首先建立CA1、fA1、VR、R之间的关联式,然后求最适循环比。

A1A0A3

因为　　CA1=V1=V0+V3

V3=RV4=RV0(1+ AfA2)

(1)(2)

过“覆盖图”随时随地抽查产品是否有焊接工艺评定。

　　(3)根据“覆盖图”可以最经济合理地制定焊接工艺评定的方案,可以用最少的工艺评定试验取得最大的覆盖效果。读者可以发现表1中有不少工艺评定试验是重复的,有些是不必要的。

　　(4)制作“覆盖图”必须注意的重要事项是,供填写的焊接工艺评定文件应是经审核合格且又手续齐全的文件。

《化工装备技术》第17卷　第4期　1996年

FA3=RFA4=RFA0(1-fA2)

同时又有

AA0AA0A==VV0(1+ AfA)(1+ AfA)

联立式(1)—(4),得　　CA=

A0A2A1

=CA0CA1=V0〔1+R(1+ AfA2〕1+ AfA1)

(5)

所以　(1-fA1)(1+R+R AfA2)　　

　　　　　=(1+ AfA1)(1+R-fA2R)经过代数运算则得

fA2

R+1f

A2AR

和=f

F′A1A1-rAA3A3A3

而===

F′A4FA0FA4R

A3=F′A故FA0(R+1)=FA0+F′

代入式(8)得　　　　

fA1=

(7)(8)

故

(6)

-rA

(4)

而又因

fA2-fA1=fA2-A2A2

=

R+1R+1f

A2Af

A1-rA

=A2A1ff-fA1

(3)

则　

15

A1

∫

f

A1

f

A2

A

=

-rA-rA

=-rA

f

f

A1dR

(15)

A1

A2R+1

(16)

∫

(17)

由此可知,最适宜的循环比是入口反应速度与平均反应速度值相等。

由图2可以看出,fA2是设计所要求的,为一固定不变的值;fA1随R而变,而R的变化应正好使图中两块带点的面积相等为宜。

∫

R

=(R+1)FA0

最适宜循环比即为

d(

f

A2

fRA-rA

(9)

R)d()A0A0

==0dRdR

(10)

图2

根据积分原理:

F(R)=

　dR=

∫

b(R)

a(R)

f(x,R)dx(11)

　　实例:

有自催化反应A+RR,k=1升/摩分,FA0=1摩/分,CA0=1摩/升,CR0=0,fA2=99%,该反应在等温下进行,试求最适宜循环比和在最适宜循环比下R=4、R=∞和R=0时反应器的体积各为多少?

该反应为二级不可逆反应,反应速度式为-rA=kCACR。

解:当t=0时,CA=CA0=1摩/升,CR0=0所以CA=CA0(1-fA)

∫

　　

a(R)dx

+f(b,R)-f(a,R)

dRdR

b(R)

(12)

对于本文情况,fA2是固定不变的,fA1是随R的改变而变化。则有

f

A2AA0　=f+0

dRA1-rA

A1- =0

-rAfA1dR

∫

(13)

∵∴

fA2

R+1fA1=

　　　CR=CA0-CA=CA0fA则反应速度式为

-rA=kCA02(1-fA)fA

16离心风机在选择和变工况点时的性能参数换算

离心风机在选择和变工况点时的性能参数换算

南昌大学化工系　　张立奎

　　　从离心风机相似原理的公式出发,阐述了离心风机在选择过程中和工况点沿管　　　　　网性能曲线变动时风机的性能参数如何进行换算。　　　　　　关键词　离心风机　性能参数换算　　离心风机(以下简称风机)是工程上最广泛使用的一种气体输送机械。在风机的选择和使用上,常常会遇到性能参数的换算问题。风机样本中的性能曲线或性能表中的性能参数是表

A

fkCA0(1-fA)fA

=fA2-fA1kCA0(1-fA1)fA1

示风机在“标准状况”下,一定转数时,输送空气的性能状况。所谓“标准状况”是1个大

气压,温度20℃,相对湿度50%的空气状况。此时空气的密度为1.2kg/m3。若风机的实际工若循环比R=4,则fA1=fA2=0.792,有

R+10VR=kCA0(4+1)ln0.792(1-0.99)=16.29当R=∞时,为理想混合反应器,则

A2A2

VR=FA0-rA=V0CA0kCA0(1-fA2)fA2

=

=100升

kCA0(1-fA1)

A2

f

2

整理后得

AA2A1lnf(1-fA)fAA1A2==(1-fA1)fA1fA2-fA1fA2-fA1

A2

f

最后得

fA2(1-fA1)fA2-fA1=(1-fA1)fA1lnfA1(1-fA2)fA2为已知数0.99,代入上式并整理得

A1fA1=0.99-(1-fA1)fA1lnfA1

经过试差求得fA1=0.1576,再根据式(7)求得

A1Ropt=fA2-fA1=0.99-0.1576=0.1893反应器体积的计算:　VR=FA0(R+1)

R=0时,为理想挤出无循环反应器,则

VR=FA0

∫

A2

f

A-rA

因为在进料中CR=0,所以rA=0,则VR=∞。所以对自催化反应,不能在CR0=0的情况下操作。

参　考　文　献

　1　 ! ∀#, !∀#∃%& . !∀# ∃%&∋(∋)- ! !∀#∃%&∋∋!() . !. ! ∀pa e oe !∀!#∃!: ame mbo,1968.

　2　CooperAR.ChemicalKineticsandReactorDesign.

Prentice-HallInc,1973:207

　3　CoulsonJM.ChemicalEngineering.PergamonPress,

1971,3:46

　4　CharlesG,HillJR.AnIntroductiontoChemicalEngi-W∫

A2A1

ff

A

-rA

A2A1=V0CA0(R+1)ln

kCA0fA1(1-fA2)=

0(1+0.1893)lnkCA00.1576(1-0.99)