连续均相管式循环反应器中的返混测定

1. 连续均相管式循环反应器中的返混测定 实验目的 了解连续均相管式循环反应器的返混特性； 观察并分析连续均相管式循环反应器的流动特征； 研究循环比对的反应器返混程度的影响； 掌握多釜串联模型的模型参数的计算方法。

2. 实验原理 连续流动的反应器中不同停留时间的物料之间的混和称为返混。工业中有些反应过程，由于化学平衡的限制使得单程转化率不高。为了提高原料的利用率，常将从反应器流出的物料部分返回到反应器进口，与新鲜原料混合后再进入反应器进行反应，我们将这类反应器称为“循环反应器”，将循环物料流量与新鲜原料流量之间的比例称为循环比。即 循环反应器的返混程度与循环流量有关，二者之间的关系需通过实验进行测定。循环比是连续均相管式循环反应器的重要特征，其值可以为零至无穷大。 当循环比R=0时，则反应器相当于平推流反应器。 当循环比R=∞时，则反应器相当于全混流反应器。

3. 因此，对于连续均相管式循环反应器，可以通过调节循环比R获得不同返混程度的反应系统。一般情况下，循环比大于20时，系统的返混特性已非常接近全混流反应器。因此，对于连续均相管式循环反应器，可以通过调节循环比R获得不同返混程度的反应系统。一般情况下，循环比大于20时，系统的返混特性已非常接近全混流反应器。 返混程度的大小，一般很难直接测定，常常是通过测定物料在反应器中的停留时间分布并借助反应器数学模型来进行研究。停留时间分布的实验测定原理及方法在“单釜与三釜串联连续流动反应器中的返混测定”实验中已详细介绍，这里不再赘述。 本实验以水为连续流动的物料、饱和溶液为示踪剂，采用脉冲法测定物料在反应器中的停留时间分布，借助多釜串联模型度量不同循环比下反应器系统的返混程度。因在一定范围内浓度与其电导率成正比，故反应器出口处示踪剂的浓度通过检测其电导率值来表达。

4. 实验装置流程 （1）进水阀（2）进水流量计（3）注射器（4）填料塔 （5）电极 （6）电导仪 （7）记录仪 （8）微机 （9）循环泵 （10）循环阀 （11）循环流量计 （12）放气阀

5. . 实验操作步骤 (1) 开车操作 通水：开启水源，让水注满反应管，并从塔顶稳定流出，调节进水流量为15 L/h，保持流量稳定。 通电：开启电源开关。 开电脑、打印机，打开“管式循环反应器数据采集”软件，准备开始； 开电导仪并调整好，以备测量； 循环时，开泵，用循环阀调节流量。 不循环时，关泵，关紧循环阀。 (2) 进样操作 ① 待系统稳定后，用注射器迅速注入示踪剂（建议0.5~1ml，实际进样量可适当调节），同时点击软件上的“开始”图标。 ② 当电脑记录显示的曲线在2min内觉察不到变化时，即可认为示踪剂已全部流出反应器系统（出峰时间约20~30min）。 ③ 点击软件上的“结束”图标，以实验日期及组号作为文件名保存文件，打印实验数据。 ④ 改变循环比重复(1) ~ (3)步骤，本实验要求测定0、5、9三个循环比下的返混程度.。 (3) 结束操作 ① 关闭电脑、打印机； ② 关闭仪器、电源、水源，清理实验现场，实验结束

6. 实验结果与讨论 （1）将上述数据处理结果与计算机计算结果进行比较，分析偏差原因。 （2）循环反应器的循环比与其返混程度具有什么关系? • 若进口流量15升/小时，循环比要求0，3，5，则循环流量分别控制为（1）0，18，20升/小时（2）0，45，75升/小时（3）0，3， 5升/小时（4）0，60，90升/小时 • 返混的结果是（1）造成不均匀的速度分布（2）改变了反应物的浓度分布（3）造成物料的停留时间分布（4）形成空间上的反向流动 • 循环管式反应器中循环比与实验结果的关系是（1）R越大，方差越大（2）R越大，平均停留时间越大（3）R越小，方差越大（4）R越小，模型参数越大 • 在管式反应器中，减小返混的措施是（1）填充固体填料 （2）增大管径（3）增大循环比（4）提高高径比 • 本实验采用了模型来描述返混程度。（1）多釜串联模型（2）全混流反应器（3）轴向扩散模型（4）平推流反应器