串联釜反应器是个奇妙的化学装置

in continuous-reaction •  6 years ago 

若干个全混釜串联起来作为反应器,

图 1. 全混釜串联反应器示意图

有一些奇妙的性质:
  • 可以改善物料流动,返混率很低,单个反应器的容积越小,返混率越低,随着单个反应器有效容积的缩小而串联级数增大逼近平推流。
  • 可以实现生产连续化。
  • 可以控制总的停留时间。
  • 改善停留时间分布,宏观地看,停留时间分布主要由串联级数确定,从而有效地提高化学反应的质量和产品的质量。

    图 2. 全混串联反应器的停留时间分布

  • 不仅可以用于一般的化学反应,还可以用于界面缩聚反应以精准地控制分子量大小,稳健地控制其分子量分布。
  • 由于其低返混特性,可以用于复杂化学反应,提高主产物的产率,降低副产物产率。

不等容全混釜串联反应器与等容全混釜串联反应器特性不完全相同。体积分布不同,停留时间分布会有小许差异。 恰当地设计体积分布,可以进一步改善停留时间分布并提高反应器空间的利用效率,从而改善产品质量和装置的经济效益。 这与反应的体积特性有关。许多反应都会因反应进程加深体积流量发生改变,因而不等容釜串联具有更普遍的意义和更广阔的应用前景。

除了釜的长径比,搅拌形式,串联反应器只有三个结构参数:
  1. 级数 n,
  2. 总体积,v
  3. 体积分布,vi,(i=1,2,...,n)

假设反应物料配方和操作工艺稳定可靠。则级数 n 与体积分布决定了停留时间分布,也基本上决定了分子量分布。 给定体积流量 v体积流量 之后,停留时间、系统的产量、产物的数均分子量与分子量分布全都被确定。 试验只有一个变量 v体积流速。问题就十分地简单了。

有关系式:

系统总体积: v=∑ni=1 vi ------(1);

总停留时间:τ= v /v体积流速------(2);

数均分子量与停留时间成正比: M∝τ------(3)

单位时间产量唯一地由体积流速确定: q=c0v体积流速 ------(4)

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