t c A0
xA 0
(12.2.1)
(12.2.2)
(12.2.3) (12.2.4)（恒容反应）
dxA rA
t
cA
c A0
dcA rA
(12.2.6)（恒容反应）
第一节 间歇与半间歇反应器
间歇反应器的图解设计法
t c A0
xA
0
dxA rA
(12.2.4)
t
A的流入量
qn A0 qVcA0
反应量 -rAV
浓度cA 体积V
qvcA0=(－rA)V+ cAqv+V(dcA/dt)
(13.1.3)
第一节 间歇与半间歇反应器
例题13.1.2
对于由反应 (a) 和 (b) 构成的反应系统，试定性说明在下 述半间歇操作时的反应系统中各组分的浓度变化。 (1)先向反应器中加入A，之后连续加入B。 (2)先向反应器中加入B，之后连续加入A。 A+B→P，r1＝k1cAcB A+P→Q，r2＝k2cAcP (a) (b)
1 n
[(1 x A )1n 1]
(n 1)
Vm c A rA Km cA
t
1 [c A0 x A K m ln(1 x A )] Vm
c A0 c B c B0 c A ln c B0 B c A0 x A c B0 (1 x A )
A BB P
nA＝(nA0＋qnA0t)(1－xA)
第一节 间歇与半间歇反应器
2. 半间歇反应器的设计方程
单位时间内A的加入量：qnA0＝qvcA0 单位时间内A的排出量：0 反应量：(－rA)V 积累量：dnA/dt＝d(cAV)/dt＝cA(dV/dt)+V(dcA/dt) 物料衡算式： qvcA0=(－rA)V+ cA(dV/dt)+V(dcA/dt) (13.1.2)
第一节 间歇与半间歇反应器
半间歇操作的特点
(1)与间歇操作一样，是一个非稳态过程 (2)与间歇操作不同之处：反应混合液的体积随时间而 变化。
A的流入量 A的流入量
qn A0 qVcA0
反应量 -rAV 浓度cA 体积V
qn A0 qVcA0
反应量 -rAV A的流出量 浓度cA 体积V A的流出量
q n A q v cA
q n A q v cA
第一节 间歇与半间歇反应器
（二）半间歇反应器的设计计算
1. 转化率的定义
对于二级不可逆反应A+B→P
t时间内反应消耗掉的 A的量 xA A的起始量＋t时间内加入的A的量 ( n A 0 qn A 0 t ) n A nA ＝ 1 n A 0 qn A 0 t n A 0 qn A 0 t
cA 0
(t c A0 k )
ln(c A c A0 ) ln(1 x A ) kt
2
A P
rA kcA rA kcA
1 1 kt c A c A0
cA
1 n
t
cA
c A0
dcA rA
n
c A0
1 n
(n 1)kt
c A0
rA kc A c B
ln
(c B0 B c A0 )kt
第一节 间歇与半间歇反应器
例题13.1.1
间歇反应器中发生一级反应A → B(恒容反应)，反
应速率常数k为0.35 h-1，要使A的去除率达到90％，则 A在反应器中需反应多少小时？
解：设xA为转化率，则cA的值为
cA=cA0(1-xA)= cA0(1-0.90)=0.10cA0 根据设计方程：cA/cA0=e-kt 有0.10cA0/cA0=e-0.35t 解得t=6.58h
第一节 间歇与半间歇反应器
二、半间歇反应器 （一）半间歇反应器的操作方法 (1) 将两种或两种以上的反应物、或其中的一些组分一次性 放入反应器中，然后将某一种反应物连续加入反应器。
特点：可控制加入成分在反应器中的浓度，便于控制反 应速率
(2) 将反应物料一次性加入反应器，在反应过程中将某个产 物连续取出。 特点：可以使反应产物维持在低浓度水平（利于可逆反 应向生成产物的正方向进行；防止分泌产物对微生物生 长的抑制作用）
反应率达到所定的目标之后，将混合物料排出反应器。之后
再加入物料，进行下一轮操作，如此反复。 2、间歇反应器的设计计算 设计计算的目的
(1)确定达到一定的反应率时需要的反应时间
(2)根据反应时间确定转化率或反应后的各组分浓度
第一节 间歇与半间歇反应器
间歇反应器设计的基本方程及设计方法
dnA rAV dt dx A n A0 rAV dt x A dx A t n A0 0 r V A
第一节 间歇与半间歇反应器
例题
间歇反应器中发生二级反应A +B→ C(恒容反应)，实 验测得反应动力学方程为：rA＝kcA2，速率常数 k=1.97L/kmol.min，已知：cA0=0.004kmol/L,求A的转化率 分别达到50%、60%、80%、90％，所需反应是多少？ 如每天处理2400kgA（分子量146）,转化率为80%， 每批操作的非生产时间为1h,计算反应器体积应为多少？ 设反应釜装料系数为0.75.
第十三章 均相化学反应器
本章主要内容 第一节 间歇与半间歇反应器
第二节 完全混合流反应器
第三节 平推流反应器
第一节 间歇与半间歇反应器
本节的主要内容 一、间歇反应器 二、半间歇反应器
第一节 间歇与半间歇反应器
一、间歇反应器
1、间歇反应器的操作方法
将反应物料按一定比例一次加到反应器内，然后开始搅
拌，使反应器内物料的浓度和温度保持均匀。反应一定时间，
cA
c A0
dcA rA
(12.2.6)

1 rA
1 rA
面积
0
t c A0
xA
0
面积 t
cA
c A0
表 13.1-1 恒容恒温间歇与平推流反应器的设计方程 反应 反应速率方程 设计方程
rA k
rA kc A
c A0 c A c A0 x A kt (t c A0 k )
第一节 间歇与半间歇应器
A+B→P，r1＝k1cAcB A+P→Q，r2＝k2cAcP (a) (b)
c
cA
cQ
c
cB
cB
cP
cQ
t (a)先加入A，连续加入B时的变化