温度特性对理想反应器效率的影响

本文利用数值分析方法,研究了温度特性对理想全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:在等温条件下,对于在理想反应器中发生的单一一级不可逆反应,PFR的效率高于CSTR;在绝热条件下,对于在理想流动反应器中发生的单一一级不可逆反应,当反应为放热反应时,CSTR的效率高于PFR;当反应为吸热反应时,PFR的效率高于CSTR。基于上述比较结果可知,理想反应器的效率不仅与其类型相关,而且还与反应器的温度特性及反应的热效应有关。上述结果可对理想反应器的选型提供有效的指导。     

氯苯反应器数学模型的研究

通过对氯苯反应器中气、液两相传质及反应特征的分析,提出了按照CSTR串联PFR模型设计氯苯反应器的观点。其中CSTR为主要反应区域,约占全塔反应体积的80%。进一步的计算表明,用模型预测的反应器出口转化率与反应器的实际转化率一致。     

多级串联等体积全混流反应器与平推流反应器的等效性研究——以二级不可逆反应为例

在多级串联全混流反应器中针对二级不可逆反应,推导出第N级串级反应器的出口浓度表达式.为与平推流反应器进行比较,引人反应器的相对效率,在平推流反应器中一定的转化率条件下,考察反应速率常数和反应物初始摩尔比大于1的情况下对串联级数的影响.通过实例计算,得出随着相对效率的增大,串联反应器级数随之增大.而当串联级数达到5时,相...     

移热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响

以正丁烷的液相异构化反应为例,探究了移热速率对稳态非等温理想连续搅拌釜式反应器(CSTR)和活塞流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:从反应器绝热操作到具有一定换热速率,再到冷却介质温度不变的情况,随换热速率增大,达到一定转化率时所需的CSTR和PFR反应体积曲线由一个交点、到两个交点,再到相切,最终无交点,即随换热速率增大,在不同阶段两种理想反应器效率的相对大小不同。此结果可为理想反应器的选型提供指导。     

基于导数分析的反应器网络综合方法

对反应器网络综合问题进行了研究，分析了瞬时选择性对关键组份组成的偏导数与最佳反应器类型之间的关系，给出了确定最优反应器的三条规则。对δS/δC符号不变的反应体系，用这些规则可获得最优反应器网络。对一般的反应体系，假设了五种典型S－CA曲线所对应的反应过程，分别对不同曲线类型给出了确定最优反应器网络的方法。此外，按本文方法所得的最优反应器网络结构是一个CSTR或PFR或由CSTR、PFR组成的串联结构。由dS/dCA的符号及其变化情况决定。给出了两个说明本文方法的例子，结果表明本文方法简单并可获得与文献相同或相似的结果。     

等β多釜串联反应器设计计算及算图

在按反应计量关系进料和等β值的前提下，对在多釜串联反应器中进行的不可逆反应推导出一个以反应级数ｎ、釜数ｍ和最终转化率ｘ为参数的ｘ的高次方程。采用序贯搜索法求出ｘ关系，并绘出了曲线。利用该曲线可以很方便地进行前述条件多釜串联反应器的设计计算。     

返混对平行反应产物分布影响的论述

在一定的工艺条件下,流动反应器内物料的返混影响着平行反应的产物分布。通过对各反应级数相同的平行不可逆反应和各反应级数不同的平行不可逆反应的分析,得出在各反应级数相同的不可逆平行反应中,返混对产物的收率和选择性没有影响,但对各反应级数不同的不可逆平行反应中,返混不利于反应级数高的反应。返混的结果使得系统中原料浓度降低,因此,反应速率本身将会降低。当循环比β介于0到∞之间时,适用于某些特殊反应过程。     

供热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响

利用数值分析方法,通过具体实例计算,分析了供热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响。研究结果表明:对于一级不可逆吸热反应,无论理想流动反应器是否等温或非等温操作,反应器与外界环境是否存在换热,以及当反应器与外界环境换热时具有大小不同的换热速率,对于具有相同反应体积的理想反应器,PFR中关键组分的转化率均高于CSTR中关键组分的转化率,这可为发生一级不可逆吸热反应的化工生产过程的反应器选型提供指导。     

光引发生产氯化石蜡多釜串联反应器工艺的模拟

根据氯化石蜡-52的反应特点和对反应产品质量的要求,建立了适宜连续化生产氯化石蜡-52工业反应器的多釜串联物理模型和数学模型。结合多釜串联数学模型和氯代反应动力学模型对不同工艺条件下的氯化反应器进行了模拟计算。模拟结果表明,反应器的有效体积与反应器数量及组合方式、氯气流量和反应器体积的分布方式等有关;单一全混釜所需的反应器体积最大,6釜串联、氯气流量和反应器体积均布的次之,6釜串联、氯气流量均布或反应器体积相同的模式最小。模拟计算结果对实际连续化生产氯化石蜡-52反应器的选型和设计提供了一定的理论依据。     

超滤和反应器偶联组合进行干酪素酶解反应

在研究底物浓度对干酪素酶解反应影响的基础上 ,提出干酪素酶解反应应当以边分离边反应的形式进行。因此以三种不同的操作方法 (反应与膜分离分别进行 ;连续偶联反应 ;半连续反应和连续偶联反应组合 ) ,对超滤和反应器的偶联组合进行了研究。其中以半间歇与连续偶联反应器的偶联组合为最佳。当底物浓度为 10 0 g· L-1时 ,得率达到 97% ,比反应与分离分别进行的方式提高了 16 .7%。在此三种方法中 ,超滤对总氮的截留率分别为 σ1=0 .11+0 .0 81t;σ2 =0 .15 +0 .0 0 7t;σ3 =0 .2 1- 8.8× 10 -6t。反应与超滤同时进行时透过液的稳定膜通量为 3.5 L·h-1· m-2     

共轭双烯聚合物选择性加氢反应器技术进展

对以橡胶、弹性体为代表的含共轭双烯聚合物进行烯属双键的选择性加氢,可显著提高聚合物的稳定性;加氢反应器和反应工艺是制约加氢度和产率的关键技术之一。该文综述了目前共轭双烯聚合物选择性加氢反应器的技术进展,包括以机械搅拌反应器、鼓泡反应器、外循环反应器为代表的全混流型反应器;以填料塔和静态混合管式反应器为代表的平推流型反应器;以及各种反应器的组合技术、特殊操作方式。结合加氢体系的流体力学特征和反应动力学特征,分析了制约加氢度和产率的关键问题,总结了进一步提高加氢度和产率、降低能耗物耗的潜在途径。     

工业渣油催化裂化过程六集总组合反应器模型

工业渣油催化裂化反应主要发生在提升管段和出口的沉降器段的复杂流体动力学区域。通过对工业现场装置流程和过程数据的分析,将发生裂化反应的整个反应器中提升管部分作为活塞流反应器(PFR)和沉降器部分作为全混流反应器(CSTR)的串联组合反应器,并按照渣油催化裂化反应特点建立了简化的6集总组分的串行和并行动力学反应网络模型。所建立的稳态催化裂化反应产率预测模型在数学上表现为提升管部分的微分方程组和沉降器部分的代数方程组。模型设置7个装置因数来校正模型的计算产率与实测产率之间的偏差,并采用工业现场数据回归装置因数。通过对工业装置数据的计算比较,得到的模型产率预测精度很好地满足在线软测量计算要求。     

Bromate Ion Formation: Impact of Ozone Contactor Hydraulics And Operating Conditions

This paper presents a simplified kinetic reaction rate model which enables the evaluation of various contactor hydraulics on bromate ion formation. Two extreme reactor types are presented: completely stirred tank (CSTR) and plug flow reactors (PFR). The kinetic modeling has been based on reactions and rate constants for molecular ozone mechanisms. At this stage, the work presented does not take into account the formation and reaction of hydroxyl radicals in the reaction pathway. However, for further in-depth modeling consideration, it is questionable that no hydroxyl radicals are formed. Similar bromate ion levels were predicted with a PFR and a CSTR for similar operating conditions in the case of predominantly molecular ozone reactions. However in most cases, a CSTR will require a much higher Cτ (product of the residual ozone concentration and the hydraulic residence time) than a plug flow reactor in order to achieve similar treated water quality goals.     

Differentiation criteria study for continuous stirred tank reactor and plug flow reactor

All reactors in reality are not ideal plug flow reactor (PFR) or ideal continuous stirred tank reactor (CSTR). They are difficult to differentiate. This study was to investigate the reactor analysis of PFR and CSTR through tracer response curves, residence time distributions (RTD) and several hydraulic performance indexes. We set up the differentiated value of each index. The tracer response curve showed that our lab-scale CSTR was close to ideal CSTR and got 99.9% recovery. In the RTD curves, the results could significantly recognize the PFR nature of high rate pond (HRP). With hydraulic performance indexes study, every selected index demonstrated that the studied HRP was closer to PFR than the studied CSTR. Based on the lab-scale study results, this study established the cutting point between the PFR and CSTR in each index; we were looking through the different types of reactors in literature and we confirmed the criteria with all literature reactors with the “graphic method”. The method helped us to establish those important values to help us to differentiate the reactor types in practice and to understand the designs better.     

基于废料最少的反应器网络综合(Ⅱ)可得区分区策略

在本文 (Ⅰ )报的基础上 ,将反应器系统的纯组分进料拓展到任意组成进料的情况 ,提出了选择性最大曲线的概念 ,利用选择性最大曲线将二维和三维浓度空间的可得区分成三个区域 ,即完全混合区 ,PFR区和非操作区。通过分析不同区域及其连接边界的特性 ,可以简捷 ,方便地拟定适宜的反应器网络流程结构     

Investigation of mixing in a rotor shape modified Taylor-vortex reactor by the means of a chemical test reaction

The macro- and micromixing properties of a continuous flow Taylor-vortex reactor can be optimised by changing the conventional cylindrical rotor geometry into a novel ribbed one. A chemical test reaction, the micromixing-sensitive alkaline saponification of ethylacetate with separately fed reactants, was used to probe the mixing performance down to the molecular level. Experiments were performed in a continuous flow Taylor-vortex reactor equipped either with a conventional cylindrical rotor or with a novel ribbed rotor in a wide hydrodynamic range of 150<Ta<8000 and 0.8<Re<2.0.Through increase in the reaction temperature and the feed concentrations, the relaxation times of this reaction were reduced from 680 to 19 s and compared to micromixing times by monitoring the reactor conversion. The results show that a TVR with conventional rotor achieves intense micromixing at high rotor speed, but behaves like a CSTR. In contrast, a device with ribbed rotor shows macromixing features close to those of a plug flow reactor (PFR) in a wide range of rotor speeds; however, segregation of the two feeds could only be dissipated at slow reaction rates, i.e. relaxation times larger than 64 s.     

黄贮玉米秸秆在全混流、竖向推流、折流板竖向推流反应器中的厌氧发酵特性

为提高厌氧发酵的效率和秸秆利用率,将玉米干秸秆经过物理生物联合预处理形成黄贮玉米秸秆。本研究通过实验考察了黄贮玉米秸秆在竖向推流反应器（vertical plug flow,VPF）、全混流反应器（continuous stirred tank reactor,CSTR）和由本文作者课题组首创的折流板竖向推流反应器（baffled vertical plug flow,BVPF）中的厌氧发酵产气性能。结果表明,VPF反应器在有机负荷率（organic loading rate,OLR）为0.5gVS/(L·d)时运行良好,但提高OLR会出现出料困难的问题。CSTR有搅拌装置,所以反应器能够快速达到产气平衡。在OLR为1gVS/(L·d)时,BVPF达到稳定所需时间比CSTR多7天,但最终趋于稳定时CSTR和BVPF反应器的单位挥发性固体（volatile solid,VS）的日产气量分别为390.9mL和382.4mL。在OLR为2gVS/(L·d)时,BVPF达到稳定所需时间仅比CSTR多2天,稳定时CSTR和BVPF反应器的单位VS日产气量分别为291.3mL和294.9mL。此外,3种反应器在运行阶段,pH和VFA/TIC值都能维持稳定。在提高OLR后,BVPF和CSTR能够达到新的平衡状态。本实验结果表明VPF反应器只能用于低OLR的情况;CSTR达到稳定状态所需的时间较短,但CSTR和BVPF在稳定运行时的产气效率基本持平。由于BVPF的耗能量、耗水量低,因此该类反应器有良好的商业应用前景。     

一种连续流反应器内射流耦合搅拌流的混合特性

连续式搅拌反应器采用连续化工艺，可以保证生产过程的连续性，相较于传统反应器而言，连续式反应器内流场更复杂，进料口射流对于流场的影响较为明显。对传统的双层搅拌桨结构的微波反应釜进行连续化改造，基于计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同射流方案下反应器内醇油混合液的流动及混合特性进行了数值模拟，得到反应器内混合液的流动特性和混合时间特征。结果表明：射流通过直接影响射流区的流场和改变反应器内的循环涡流位置间接影响全局流动；射流方向对于反应器内流型影响更大，逆时针射流时反应器内的速度梯度大，流体之间的剪切作用更强，混合性能最佳，相较于传统的间歇式搅拌反应器，混合时间缩短了33%。     

分段导数分析法用于苯胺甲醛缩合反应过程综合

苯胺甲醛缩合制多胺的反应是典型的第Ⅲ类反应体系,反应过程复杂。针对反应的阶段性特征,采用分段导数分析法对其进行反应器网络综合,第一阶段应采用DSR或PFR;第二阶段应采用PFR。采用不同的流程结构进行试验,结果为：采用DSR+PFR的流程结构,最终产品中二氨基二苯甲烷（MDA）含量最高;采用PFR+PFR的流程结构,最终产品中二氨基二苯甲烷（MDA）含量次之。试验结果与导数分析法分析结果一致,表明本文所用方法是有效的。