平推流模型 模型特点
(1)物料参数（温度、浓度、压力等）沿流动方向连续变化；2)垂直流动方向的任一截面上的物料参数相同；
(3)沿流动方向的截面间不相混合；4)返混＝0，不同年龄的质点不相混合。。
适用范围：L/D较大，流速比较大。
全混流模型
（理想混合模型、连续搅拌槽式反应器模型）模型特点：
(1)同一时刻进入反应器的新鲜物料在瞬间达到完全分散混合。
(2)物料参数处处相同，并等于出口处的参数；器内物料参数不随时间变化。
(3)器内物料粒子的年龄不同；同一时刻离开反应器的物料中，粒子的寿命也不相同。
(4)返混＝∞，粒子停留时间分布最大。
适用范围：搅拌反应器，强烈搅拌。
在连续操作的反应器中，对于恒容过程，物料的平均停留时间也可以看作是空时，两者在数值上是等同的；
若为变容过程，在一定的反应器体积 VR 下，按初始进料的体积流量计算的平均停留时间，并不等于体积起变化时的真实平均停留时间，而且，平均停留时间与空时也有差异。
1间歇釜式反应器优缺点
用于非生产性的操作时间长，即每次投料、排料、清釜和物料加热的时间，产物的损失较大且控制费用较大等。
适用于经济价值高、批量小的产物，如药品和精细化工产品等的生产。
每批实际操作时间 =反应时间 + 辅助时间
  　反应器有效体积 VR ：
式中 V′为单位时间的物料处理量
反应器的实际体积 V实：
　2 平推流反应器　
物料衡算式特点：
(1) 各点浓度、温度和反应速度不随时间而变化，故单元时间上 t 可任取；
(2) 沿流动方向物料浓度、温度和(–rA)都在改变，故应取单元体积 ∆V = dV；
(3)流体流动为连续稳定流动，在单元时间、单元体积内反应物的积累量为零。
3  全混流反应器全混釜物料衡算式特点：
(1)釜内各处物料参数相同，不随时间改变，不随时间改变，过程参数与空间位置和时间无关。
(2)釜内参数与流出参数一致，所以釜内与流出流体的反应速率值均为 (–rA)f。
(3)定常态操作，所以累积量 = 0
平推流反应器的串联操作
N 个平推流反应器串联操作，设 N 个平推流反应器的出口转化率分别为
  x1、x2、、xN。
第一个反应器物料衡算：
第二个反应器物料衡算：
第 i 个反应器物料衡算：
N个平推流反应器串联：
若每个反应器内的温度相同，则(-rA)也相同，有：
结论：
N 个平推流反应器串联操作，其总体积为 VR，则其最终转化率与一个具有相同体积（ VR ）的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。
单个平推流反应器可以拆分为 N 个平推流反应器串联操作，只要满足两者的所到达的转化率相同，即可。
2 平推流反应器并联
并联操作反应器的总体积等于各个支路反应器体积之和：
并联操作反应器的总物料体积流量等于各个支路体积流量之和：
基础设计方程：
若干个平推流反应器并联操作，要使最终转化率达到最大或使反应器总体积最小，前提条件是要尽可能减少返混，而只有当并联各支路之间的转化率相同时没有返混。
如各支路的转化率不同，就会出现不同转化率的物流相互混合，即不同停留时间的物料的混合，就是返混。
并联操作要满足：    或
reactor线程模型的特点3 全混流反应器并联
多个全混流反应器并联操作时，要满足并联的全混流反应器体积最小，就要求每一支路达到相同的转化率，这与平推流反应器并联操作的要求相同。
并联操作要满足：    或
4  多釜串联
基础设计方程
对任意第 i 釜中关键组分A作物料衡算
流入量  =  流出量  +  反应量  +  累积量
    FA, i-1        FA, i        (-rA)i Vi    0
整理得：
或：     
                                                                             
恒容系统：   
对于 N 釜串联操作的系统，总空时：
釜与釜之间不存在返混，所以总的返混程度小于单个全混釜的返混。τ 小于单个全混釜达到相同转化率 xAN 时的空时。
各釜之间不存在返混，故总的返混程度小于单个全混釜的返混。
解析法计算出口浓度或转化率
(1)一级反应
第１个釜的出口浓度：
第2个釜的出口浓度：
依此类推，可求出第n个釜的出口浓度为：
若各釜的温度或体积相等，即：
则：
2)二级反应
  以上面方法，可以推出：
达到指定转化率反应器总体积随釜数 N 增加而减少。
釜数总成本费用与釜数的关系如右图所示。N＝4 ，总费用最少。釜数N 增加，生产操作的难度和费用也增加。因此串联釜数的最优选择一般不超过4。
3.等温、等体积情况的图解计算
图解法原理
联立并解基础设计式和动力学方程
5 循环反应器(Recycle Reactor)
前面已介绍过平推流反应器的主要优点是没有返混，因此，在同样的转化率下反应器体积最小。
在工业上却经常把部分产物循环送至反应器入口。此类反应器称为循环反应器，见图。
循环反应器的一个重要参数是循环比 β，定义为：
当 β = 0 时无循环，即为 PFR 情况。
当 β = ∞ 时，全部循环，即相当于CSTR的情况。
2.5 反应器选型与 操作方式评选
单一反应：没有产物分布问题，设计中只需考虑反应器的大小，即生产能力的大小；
复合反应：存在产物的分布，主要考虑产物的收率或选择性。
单一反应
2.5.1.1 简单反应器的大小比较
一、简单反应器的设计方程
单一不可逆反应：  A → P ，等温，n＞0，动力学方程为：
(1)间歇釜
    处理物料量为 FA0，不计辅助时间
(2)平推流反应器 (PFR)：
3)全混流反应器 (CSTR)：
(4)多混串联反应器 N-CSTR：
间歇反应器和平推流反应器的比较
1.比较二者的CA~t、xA~t、(-rA)~t 曲线，曲线相同，可重叠，说明二者具有相同的特征，不存在返混。
2.二者基础设计式具有相同的函数关系，只是间歇釜设计式采用反应时间(t)作为参数，平推流反应器设计式采用空间时间(τ)作为参数。二者积分结果一样。
3.二者的操作状态差别很大。平推流反应器操作是稳定流动状态，间歇反应器操作是与外界没有物料交换。
4.间歇反应器操作过程还要考虑辅助时间的影响。所以完成相同的生产任务，间歇反应器体积比平推流反应器要大 ν0t0 。
间歇反应器基础设计式
平推流反应器基础设计式
全混釜与平推流反应器的比较
1.浓度、转化率、速率曲线的比较
全混釜中返混最大，釜内反应物浓度处于最低浓度操作，相应的转化率和速率也较低。
平推流反应器中反应物浓度处于高浓度操作，转化率和速率也较大。
结论：达到相同转化率，全混釜体积较大，平推流反应器体积较小。
全混釜与平推流反应器设计式的比较
 全混釜(CSTR)：
 
 平推流反应器(PFR)
当进料流量 FA0、温度 T、浓度CA0、转化率 xA0 相同时，平推流反应器与全混流反应器的体积比为：
1不可逆反应，级数 n＞0
转化率 xA 较小时， VC/VP→1，平推流反应器的体积与全混釜的体积相差不大。
随转化率 xA 增大，反应物浓度变化增大，达到相同的转化率，VC/VP 比值增大；
级数 n 的增大，达到相同的转化率，两种反应器的 VC/VP 比值增加得更大。
级数 n 相同，转化率相同，随  ε 的增大，两种反应器的 VC/VP 比值增加得更大；
级数高、转化率高、膨胀率大的反应，应考虑采用PFR。
2.对于级数 n = 0 的不可逆反应：
    反应速率只受温度的影响，与浓度无关，即浓度对反应器体积无影响， VC＝VP 。
3.当级数 n＜0 时，情况与 1 相反。
串联N–CSTR与PFR的性能比较
等温等容反应时，用 N 个相同体积的 CSTR 串联操作所需的反应器总体积 VN 与完成相同生产任务的 PFR 体积 VP 之比 R = VN / VP 与反应级数有关。
一级反应
全混釜串联：
其中    为单釜的空时。
多釜串联总空时为：
平推流反应器：
多釜串联与平推流反应器二者体积比较：
各类反应器的体积比较
1. 级数 n ＞ 0 VB ≥ VP ≤ VN ＜ VC　
2. 级数 n = 0 ，各类反应器具有相同的性能。
3. 反应级数 n ＜ 0，则情况与1(n ＞ 0)相反。
4.若干重要影响因素：
（a）转化率：转化率越高，体积差别越大；
（b）反应级数：级数越高，体积差别越大；
（c）串联级数：级数越多，体积差别越小；
（d）膨胀率（因子）：膨胀率越大，则返混影响越大，体积差别也就越大。
一.不同大小的全混釜串联
根据动力学和转化率大小进行比较
  一级反应：体积相同的全混釜串联最优
  n＞0：较小反应器在前    n＜0：较大反应器在前
二.不同型式简单反应器组合的最优排列
速率-浓度曲线单调上升的反应(n＞0)，反应器应串联操作。

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