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:
- 级数 n,
- 总体积,v总
- 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
总=∑
ni=1 v
i ------(1);
总停留时间:τ= v
总 /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=c
0v
体积流速 ------(4)