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在化工生产和研究中使用的反应器大都属于连续操作反应器。原料以一定的流速连续送入反应器，同时从另一端将反应生成物连续导出。这其中会接触到很多个概念，也就是接下来要提到的空时/空速/停留时间（分布）。** 空时，全称空间时间（τ），定义就是反应器的有效容积VR与特征体积流率V0（也就是进料温度和压力下的体积流率）的比值** 用最好理解的话来说，那就是：处理和反应器容积一致的进料量所需要的时间。单从数值上看，空时越小，反应器生产强度越大。** 而空速呢，全称空间速度（Sv），刚好反过来，定义是在单位时间内流过单位有效反应器容积的物料体积。从数值上来说，也就是空速越大，反应器生产强度越大。** 以上所说的反应器有效容积，在有催化剂存在的情况下，也指催化剂床层体积。同时，以上空时或者空速指的都是体积空时/空速，当我们把反应有效容积和进料体积流量换成催化剂质量和进料质量流量，那么的得到的数值就是质量空时/空速了。** 最后，是停留时间t的概念，严格意义上停留时间的概念其实是针对流体微元的，即使是同时进入连续流动反应器的微元，它在反应器当中停留的时间并不一定是一样的，有的出来快，有的出来慢，这n个流体微元的停留时间在统计上形成一个分布，也就停留时间分布。而我们通常所说的停留时间，大部分情况下指的是平均停留时间。以下是平均停留时间的计算公式** 可以发现平均停留时间和空时其实很像，事实上当反应过程中反应物流体积没有变化时（也就是V0=Q），空时和平均停留时间在数值上是一致的。** 我们的Aspen Plus反应器模拟给出的停留时间数值也指得是平均停留时间。当然，不同的反应器类型平均停留时间的计算方法不太一样。我们可以在help当中搜索Residencetime来获取相关信息。** 在实际的反应器设计时，我们需要根据反应的进程选择合适的停留时间（也可以说是一个合适的空时），既要保证反应的转化率和选择性，又要尽可能提高反应器的处理量。但是停留时间的分布也尤其重要，这就涉及到流体在反应器（或者催化剂床层）中的非理想流动，比如存在滞留区，这就使得部分物质在反应器中的停留时间延长，可能会导致副产物的增加；抑或是由于催化剂床层装填不均匀，产生阻力小的通道（沟流），使得更多的流体从通道中快速通过，造成部分物质在反应器中的停留时间缩短，可能会导致转化率下降。**
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发表于 2022-8-8 17:09:56
