连续操作釜式反应器
?单个连续釜
?多个串联连续釜
?理想混合连续搅拌釜式反应器（ CSTR）
? 连续操作釜式反应器的结构和间歇操作釜式反应器相同，但进
出物料的操作是连续的，即一边连续恒定地向反应器内加入反应物，
同时连续不断地把反应产物引出反应器。这样的流动状况 很接近理
想混合流动模型或全混流模型。
? 在连续操作釜式反应器内，过程参数与空间位臵、时间无关，
各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。
? 连续操作釜式反应器适用于产量大的产品生产，特别适宜对温
度敏感的化学反应。容易自动控制，操作简单，节省人力。稳定性
好，操作安全。
? 单个连续操作釜式反应器（ 1－ CSTR）
? 基础设计式
? [A的积累量 ]=[A的进入量 ]-[A的离开量 ]-[A的反应量 ]
0 = FA0 Δτ - FA0 （ 1-xA’ ） Δτ-(- rA ) VR Δτ
物料的平均停留时间,
0 ()
RA
AA
Vx
Fr
?
?
?
0
0 ()
RA
A
A
Vx
C
Vr
?
?
??
?
?求解方法
? 解析法
?由于 反应器中的反应速率恒等于出口处值,因此结合反应动力学方程，
将出口处的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础
设计式即得。
如：恒温恒容不可逆反应
n=0
n=1
n=2
0
1
AACxk?
??
0
0 (1 ) (1 )
AA A
A A A
Cx x
k C x k x
?
? ?
?? ??
??
0
2 2 2
00(1 ) (1 )
AA A
A A A A
Cx x
k C x k C x
?
? ?
?? ??
??
? 图解法
例 3-5、例 3-6讲解
?多个串联连续操作釜式反应器（ N－ CSTR）
? 为什么要采用 N－ CSTR代替 1－ CSTR？
?由于 1－ CSTR存在严重的返混，降低了反应速率，同时容易在某些反应中导
致副反应的增加。
为了降低逆向混合的程度，又发挥其优点，可采用 N－ CSTR，这样可以使
物料浓度呈阶梯状下降，有效提高反应速率；
同时还可以在各釜内控制不同的反应温度和物料浓度以及不同的搅拌和加
料情况，以适应工艺上的不同要求。
? n-CSTR的基础设计式
? 在 Δτ,ΔV内对任意第 i釜内的反应物 A进行物料衡算
? [A的积累量 ]=[A的进入量 ]-[A的离开量 ]-[A的反应量 ]
0 = FAi-1 Δτ- FAiΔτ- (-rA)iVRi Δτ
VR=ΣVRi
检验,i=1 n=1
R i A i - 1 A i A i A i - 1
i A 0
0 A i A i
V C - C x - x
τ ≡ = = C
V ( - r ) ( - r )
i????
0 1 0
1( ) ( )
A A A A
AA
C C C x
rr
? ???
??
? 求解方法
? 解析法
? 按不同的反应动力学方程式代入依次逐釜进行计算，直至达到要求的
转化率为止。
例题讲解。
? 图解法
? 适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二级反应，但只适于（ -
rA）能用单一组分表示的简单反应，对复杂反应不适用。
步骤,1、作出（ -rA） -CA曲线
2、从起点 CA = CA0出发，以 -1/τ1为斜率 作直线，交曲线于一点，即第
一釜的操作状态 CA1
3、过点 (CA1 0)以 -1/τ2为斜率作直线,与曲线交点为第三釜操作点,…
4、过点 (CAN-1,0)以 -1/τN为斜率作直线,与曲线交点为第 N釜操作点 CAN,
则出口转化率 XAN=1- CAN / CA0
若已知 CA0, CAN, N，求 VR需用试差法。
若各釜体积相同，则各直线斜率相同。
若各釜温度不同，则应分别作动力学曲线，各釜直线分别与各自曲线相交。
?单个连续釜
?多个串联连续釜
?理想混合连续搅拌釜式反应器（ CSTR）
? 连续操作釜式反应器的结构和间歇操作釜式反应器相同，但进
出物料的操作是连续的，即一边连续恒定地向反应器内加入反应物，
同时连续不断地把反应产物引出反应器。这样的流动状况 很接近理
想混合流动模型或全混流模型。
? 在连续操作釜式反应器内，过程参数与空间位臵、时间无关，
各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。
? 连续操作釜式反应器适用于产量大的产品生产，特别适宜对温
度敏感的化学反应。容易自动控制，操作简单，节省人力。稳定性
好，操作安全。
? 单个连续操作釜式反应器（ 1－ CSTR）
? 基础设计式
? [A的积累量 ]=[A的进入量 ]-[A的离开量 ]-[A的反应量 ]
0 = FA0 Δτ - FA0 （ 1-xA’ ） Δτ-(- rA ) VR Δτ
物料的平均停留时间,
0 ()
RA
AA
Vx
Fr
?
?
?
0
0 ()
RA
A
A
Vx
C
Vr
?
?
??
?
?求解方法
? 解析法
?由于 反应器中的反应速率恒等于出口处值,因此结合反应动力学方程，
将出口处的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础
设计式即得。
如：恒温恒容不可逆反应
n=0
n=1
n=2
0
1
AACxk?
??
0
0 (1 ) (1 )
AA A
A A A
Cx x
k C x k x
?
? ?
?? ??
??
0
2 2 2
00(1 ) (1 )
AA A
A A A A
Cx x
k C x k C x
?
? ?
?? ??
??
? 图解法
例 3-5、例 3-6讲解
?多个串联连续操作釜式反应器（ N－ CSTR）
? 为什么要采用 N－ CSTR代替 1－ CSTR？
?由于 1－ CSTR存在严重的返混，降低了反应速率，同时容易在某些反应中导
致副反应的增加。
为了降低逆向混合的程度，又发挥其优点，可采用 N－ CSTR，这样可以使
物料浓度呈阶梯状下降，有效提高反应速率；
同时还可以在各釜内控制不同的反应温度和物料浓度以及不同的搅拌和加
料情况，以适应工艺上的不同要求。
? n-CSTR的基础设计式
? 在 Δτ,ΔV内对任意第 i釜内的反应物 A进行物料衡算
? [A的积累量 ]=[A的进入量 ]-[A的离开量 ]-[A的反应量 ]
0 = FAi-1 Δτ- FAiΔτ- (-rA)iVRi Δτ
VR=ΣVRi
检验,i=1 n=1
R i A i - 1 A i A i A i - 1
i A 0
0 A i A i
V C - C x - x
τ ≡ = = C
V ( - r ) ( - r )
i????
0 1 0
1( ) ( )
A A A A
AA
C C C x
rr
? ???
??
? 求解方法
? 解析法
? 按不同的反应动力学方程式代入依次逐釜进行计算，直至达到要求的
转化率为止。
例题讲解。
? 图解法
? 适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二级反应，但只适于（ -
rA）能用单一组分表示的简单反应，对复杂反应不适用。
步骤,1、作出（ -rA） -CA曲线
2、从起点 CA = CA0出发，以 -1/τ1为斜率 作直线，交曲线于一点，即第
一釜的操作状态 CA1
3、过点 (CA1 0)以 -1/τ2为斜率作直线,与曲线交点为第三釜操作点,…
4、过点 (CAN-1,0)以 -1/τN为斜率作直线,与曲线交点为第 N釜操作点 CAN,
则出口转化率 XAN=1- CAN / CA0
若已知 CA0, CAN, N，求 VR需用试差法。
若各釜体积相同，则各直线斜率相同。
若各釜温度不同，则应分别作动力学曲线，各釜直线分别与各自曲线相交。
