在無水硫酸分解磷礦生產(chǎn)磷酸的反應(yīng)中,硫酸根容易生成硫酸鈣而阻止反應(yīng),而磷酸對(duì)磷礦的分解比硫酸分解磷礦更有利。為了使反應(yīng)體系維持足夠高的磷酸濃度,一般采用大量返漿和強(qiáng)烈攪拌。這種通過循環(huán)大量反應(yīng)產(chǎn)物來達(dá)到混合的反應(yīng)器,只要循環(huán)量足夠高,也可認(rèn)為是達(dá)到全混的反應(yīng)狀況。通常循環(huán)量達(dá)到25倍以上時(shí),即可按全混流處理。
穩(wěn)態(tài)操作的全混流反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)參數(shù)不隨時(shí)間和空間變化,流出的反應(yīng)物料具有與反應(yīng)器內(nèi)物料相同的濃度和溫度。實(shí)際反應(yīng)器中,流體流動(dòng)或多或少地偏離完全混合的理想狀況。當(dāng)進(jìn)口管和出口管距離較近,會(huì)產(chǎn)生短路現(xiàn)象,部分進(jìn)口反應(yīng)物幾乎未來得及發(fā)生反應(yīng)就流出了反應(yīng)器。
而在反應(yīng)器的邊角處,邊界層流動(dòng)會(huì)形成滯流區(qū),常稱之為死區(qū),死區(qū)內(nèi)的流體很難與充分混合的流體主體發(fā)生物質(zhì)和能量交換。對(duì)CSTR進(jìn)行放大設(shè)計(jì),盡管全混流的理想情況可以作為其基本特性,仍需要考慮短路流體量和死區(qū)體積這些非理想特性。實(shí)際反應(yīng)器的操作狀況總是處于這些典型反應(yīng)器之間,反應(yīng)狀態(tài)更復(fù)雜。半連續(xù)操作便是間歇和連續(xù)反應(yīng)器的組合。在考慮反應(yīng)參數(shù)隨時(shí)間變化的同時(shí),還要考慮空間分布。對(duì)于多相反應(yīng)器,不同相之間的流動(dòng)狀態(tài)有很大的差別。例如,一些精細(xì)化工的加氫反應(yīng),液相反應(yīng)物被一次加入反應(yīng)槽,而氫氣鼓泡則通過液相反應(yīng)物。這種情況下,氫氣的流動(dòng)可以看成是連續(xù)流動(dòng)的平推流流動(dòng)狀況,而液相可以按間歇反應(yīng)器計(jì)算。
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