2.停留时间：是指反应物料从进入反应器的时刻 算起到它们离开反应器的时刻为止，所用的时 间。(主要用于连续流动反应器)。
３.平均停留时间
流体微元平均经历的时间称为平均停留时间 。
４.空时：是反应器的有效体积Vr与进料的体积流 量Q0之比。物理意义是处理一个反应器 体积的物料所需要的时间。
Vr
Q0 5.空速：空时的倒数。物理意义是单位时间可以
[例3.1]在等温间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应
CH3COOH C2H5OH
k1 k2
CH3COOC2H5 H2O
A
B
R
S
每天生产乙二醇12000kg。原料中反应组分的质
量比A:B:S=1:2:1.35，反应液的密度为1020kg/m3,反应
温度为100℃，反应速率方程为 rA=k1(CACB-CRCS/K) 在100℃ k1=4.76×10-4K/(mol·min)，K=2.92。要求乙
处理多少个反应器体积的物料
SV
1
3.2等温间歇釜式反应器的计算 （单一反应）
一、.间歇釜式反应器的特点
1.反应物料一次加入，产物一次取出。 2.非稳态操作，反应器内浓度、温度随反应时间连
续变化。 3.同一瞬时，反应器内各点温度相同、浓度相同。
CA
CA0
时间
C ┆ ┆ Aout┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄┄┄┄┄ ┄┄
FR
CRVr t t0
对时间t求导并令
dFR 0 dt
dFR
d[CRVr ] t t0
(t t0 )Vr
dCR dt
Vr CR
Hale Waihona Puke 0dtdt
(t t0 )2
dCR CR dt (t t0 )
通过上式，只要CR和t的关系，即可用解析法或图解 法求得满足单位时间产品产量最大所必须的条件——最
(2).目标函数为单位生产量的总费用AT
A
kC
A0
1 xA
1
t
kC
1 A0
xA 0
dxA 1 xA
1 xA 1 1
1
kC
1 A0
1
2.每批操作所需的时间
由(3.7)式所得的时间是指在一定的操作条件 下，为达所要求转化率xA所需的反应时间，每批操 作所需的时间是(t＋t0)。 t0是辅助生产时间，包 括加料、排料、清洗反应器和物料的升温、冷却。
第三章 釜式反应器
主要讲釜式反应器的设计原理 要求掌握的内容：
1.间歇反应器的设计计算方法 2.全混流反应器的设计计算方法
釜式反应器
用夹套和内设管束换热的釜式反应器
3.1、反应器操作中的几个术语
1.反应时间：是指反应物料进入反应器后，从实 际发生反应的时刻起，到反应达某个转化率时 所需的时间。(主要用于间歇反应器)
xA 0
dxA 2.61 5.15xA 0.6575xA2
118.8 min
7.反应器有效体积
Vr=Q0 (t＋t0)=4.155×(118.8/60+1)=12.38m3
8.反应器实际体积
V Vr = 12.38 =16.51m3 f 0.75
3.2.2 最优反应时间
（1）目标函数为反应器的平均生产速率FR kmol/h
h
原料处理量
Q0
16.23 60 (1 1020
2 1.35)
4.155m 3
/
h
3.计算原料液中各组分的起始浓度
16.23 CA0 4.155 3.908mol / L
3.908 60 2
CB0
46
10.2mol / L
3.908 60 2
CS0
18
17.59mol / L
4.各组分瞬间浓度与转化率之间的关系：
酸转化率达到35％。
(1)若辅助时间为1h，试计算反应器的有效体积。
(2)若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。
解： 1.计算各组分的分子量 MA=60 MB=46 MR=88 MS=18
2.计算乙酸处理量及原料处理量
乙酸处理量
FA0
12000 88 24 0.35
16.23kmol
/
CA CA0 1 xA
CR CA0 xA
CB CB0 CA0 xA CS CS0 CA0 xA
5.反应速率方程
rA k1 CACB CRCS / K
72.70103 2.61 5.15xA 0.6575 xA2
6.计算反应时间
t CA0
xA dxA 3.908 0 rA 72.70103
┆
┆
tout/2
tout
t
CA
CA0┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄t=0
图3.1-1带有搅拌器的釜式反应器
﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍t=tout/2
CAout﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍t=tout 0 空间位置
二、反应时间及反应体积的计算
1.反应时间
对于反应 A B R
根据间歇反应器的特点对整个反应器作组分 A的物料衡算
恒容时：
t CA0
xA dxA 0 rA
等温间歇釜式反应器的反应过程可视为等容 过程，对于一级不可逆反应：
rA kCA kCA0 1 xA
t CA0
xA dxA 0 rA
xA dxA 0 k 1 xA
11 ln
k 1 xA
在等温间歇釜式反应器中进行α级不可逆反应
rA
kC
组分A的 流入量
=
组分A的 流出量
+
组分A的 反应量
+
反应器内组 分A的积累量
0
0
dnA
(R A )Vr
dt
(R A )Vr
dnA dt
0
nA nA0 1 xA
(R A ) rA
rAVr
nA0
dxA dt
0
t nA0
xA dxA 0 rAVr
间歇反应器的设计基础式
无论是等温或变温、等容或变容上式均成立。 对于非等温过程，上式应与热平衡方程联立求解。
优反应时间。
图解法
①.用速率式计算出t～xA的关系 ②.由产品与xA的关系计算CR～t关系 ③.作CR～t图
④.作 OA t0 A(t0 ,0)
⑤.自A(-t0，0)做CR～t曲线 的切线，切点为M，斜
CR
M
N
率 MD/AD=dCR/dt ⑥.M点的横座标为最优
A 0D
t
反应时间
图3.2 平均生产速率最大图解法示意图
3.反应器有效体积Vr的计算
反应器的有效体积
Vr=Q0 (t＋t0)
式中：Q0 是单位时间内处理的反应物料的体积。
反应器实际体积V的计算
反应器的实际体积是考虑了装料系数后的实 际体积(不包括换热器搅拌器的体积)。
V Vr f
式中：f是装料系数，一般为0.4～0.85， 不起泡、不沸腾物料取0.7～0.85， 起泡、沸腾物料取0.4～0.6