2.1.2釜式反应器特点及其应用 釜式反应器的特点：结构简单、加工方便，传质、传热效率
高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大。
釜式反应器可用于气－液、液－液和液－固相反应。
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2.2 间歇操作釜式反应器计算
理想混合反应器：釜内物料完全混合，浓度、温度处处相等。
CCAA00
lnA0CCC0AxAAA0f
A
CAA0ekt
kt ln 1 1 xA
xA 1 ekt
kt 1 1
CA CA0
CA

CA0 1 CA0kt
kt 1 xA
CA0
1
xA
xA

CA0kt 1 CA0kt
rA kCAn
kt

n
1
1
(C1An

C1n A0
)
（1－xA）1－n 1 (n 1)CAn01kt
第二章 釜式反应器
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主要内容
2.1 概述 2.2 间歇操作釜式反应器计算 2.3 连续操作釜式反应器计算 2.4 搅拌器 2.5 传热装置
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2.1 概述
2.1.1釜式反应器构型
1.釜体 2.搅拌装置 3.轴封 4.换热装置
封头 筒体 釜底 手（人）孔 透视镜 工艺接管口
对全釜有效体积和 任意时间间隔作物料衡算
CA0
FA0、V0
CAf
FA0 (1 xAf )
FA0 FA0 (1 x Af ) rAVR 0
VR CA V0
FA0x Af rAVR
VR

FA0
xAf rA
τ
VR V0
CA0
xAf rA
等容一级反应
τ
VR V0
rAVRdτ dnA nA nA0 (1 xA )
dnA nA0dxA
dτ nA0dxA rAVR
τ
nA0
x Af 0
dxA rAVR
等容过程
VR不变
τ nA0
dx xAf
A
VR 0 rA
τ
CA0
xAf 0
dxA rA
找出反应速度与转化率之间的函数关系
2400 1 60 103kg h1 24116 0.5
每小时处理总原料量为 103 103 4.97 74 734kg h1
60
每小时处理原料体积为
V0

734 750

0.98m3
h1
故反应器有效体积为 VR 0.98(0.55 0.5) 1.04m3
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2.3 连续操作釜式反应器计算
理想混合反应器：釜内物料完全混合，浓度、温度处处相等。
连续操作：反应参数不随时间变化。
CA0
CA0
CAf
CA1
CA2
CA3
CA0
浓
度
CAf
位置
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CA0
浓 度
CA1
位置
CA2
CA3
2.3 连续操作釜式反应器计算
2.3.1 单段连续釜式反应器 （等温过程）
2.2 间歇操作釜式反应器计算
2.2.2 反应器有效体积VR
VR V0(τ τ`)
V0 ：平均每小时需耍处理的物料体积，m3·h-1 τ`：非生产时间，h
反应器总体积V包括有效体积、分离空间、辅助部件占有体积
装料系数
VR
V
对于不起泡、不沸腾的物料 取0.7 ~ 0.85
对于起泡、沸腾的物料
取0.4 ~ 0.6
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2.2 间歇操作釜式反应器计算
例2.1 在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇 生产乙酸丁酯，反应式为
反应在等温下进行，温度为100℃，进料配比为乙酸／丁醇 ＝1：4.97(物质的量比)、以少量硫酸为催化剂。当使用过量 丁醇时，其动力学方程式为 rA kCA2 。下标A表示乙酸。在 上述条件下，反应速度常数k为1.04m3·kmol-1·h-1，反应物密 度ρ为750 kg·m-3，并假设反应前后不变。每天生产2400kg 乙酸丁酯(不考虑分离过程损失)，如要求乙酸转化率为50％ ，每批非生产时间为0.5h，试计算反应器的有效体积。
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2.2 间歇操作釜式反应器计算
对于一级反应A→R，反应速度方程式为
rA kCA kCA0(1 xA )
等温过程 k为常数
τ
CA0
xAf 0
dxA kCA0(1 xA )
τ 1 xAf dxA
k 0 (1 xA )
τ 1 ln 1 k 1 xAf
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解 (1)计算反应时间
xAf
kCA0 (1 xAf )
CA0

1 750 1 60 4.97 74
1.75kmol m3


0.5 1.041.75（1-
0.5）
0.55h
(2)计算有效体积VR VR V0(τ τ`)
每天生产2400 kg乙酸丁酯，则每小时乙酸用量为
间歇操作：反应参数随时间变化。等容过程。
先求得为达到一定转化率所需的反应时间，然后结合非生产时
间和每小时要求处理的物料量，计算反应器体积。
2.2.1 反应时间
反应时间计算式根据反应器物料衡算推导。
①由于反应器内浓度、温度均一．不随位置而变，故可对整
个反应器有效体积(反应体积)进行物料衡算。
②间歇操作．进料项和出料项均为零。
微元时间内进 微元时间离开 微元时间、微反 微元时间、微反
入微元体积

-
微元体积的

-
元应体积内转化

元应体积内反应
的反应物量 反应物量 掉的反应物量 物2 间歇操作釜式反应器计算
对于二级反应2A→B+C或A+B→C+D,nA0=nB0。
反应速度方程式为： rA kCA2 kCA02(1 xA )2
τ
CA0
xAf 0
dxA kCA02(1 xA )2

1 kCA0
dx xAf
A
0 (1 xA )2

xAf
kCA0 (1 xAf )
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理想间歇反应器中整级数单反应的反应结果表达式
反应级数 反应速率 残余浓度式
转化率式
n=0
n=1
n=2 n级 n≠1
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rA k
rA kCA rA kCA2
kt CA0 CA
kt CA0 xA
CA CA0 kt
xA

kt CA0
kt
τ
C drx