平推流反应器(Plug Flow Reactor, PFR)
平推流(Plug Flow)的定义:
平推流是流动反应器的关键特性,指初始时刻进入反应器的任意两个分子,将在相近时间内流出反应器。平推流反应器(PFR)模型为反应时间控制提供了有效手段,同时可优化反应物与产物的分离效果。除少数特殊应用场景外,良好的平推流状态是保障反应器高性能的核心 —— 其意味着流体以时间有序的方式通过反应器,且无返混现象。采用平推流化学技术的反应器通常称为平推流反应器(PFR)。
平推流化学技术具备诸多应用优势。尽管需根据具体反应体系及应用场景选择适配的流动反应器类型,但该技术仍存在以下普遍
适用的核心优势:
- 1、反应时间精准可控:产物生成后即时从反应器中移出,避免过度反应;
2、反应器体积利用率高:反应物料不会在反应器内滞留,单位体积反应效率更优; 3、反应收率与产物纯度优异:依托高效的传热传质性能及产物即时移出机制,减少副反应发生;
4、启停损耗低:反应器持液体积小,开机启动与停机清理过程中的物料损耗显著降低。
平推流反应器中平推流化学的浓度变化规律

平推流反应器示意图
- 流经平推流反应器(PFR)的流体可建模为:一系列无限薄的连贯 “液塞” 沿反应器轴向流动,每个液塞内部组分均一,且与前后相邻液塞的组成存在差异。
平推流化学的核心假设为:液塞在平推流反应器内流动时,径向方向实现完全混合,而轴向方向(向前或向后)无混合现象。每个微分体积的液塞可视为独立单元,等效于体积趋近于零的连续搅拌釜反应器(CSTR)。
平推流反应器(PFR)内反应物与产物的关系

平推流反应器(PFR)亦可与连续搅拌釜反应器(CSTR)组合使用,作为连续流动工艺的组成部分。
什么是连续搅拌釜反应器(CSTR)?
