化学反应工程简介.ppt

* （2）浓度：在气液反应中，浓度指液相中B的浓度和溶解于液相中的A的浓度。在同一时刻在反应器的不同部位，A的浓度不同。 （3）温度：在反应器中心处与釜壁处温度存在差异。 （4）时间： 在连续操作的反应器，平均的停留时间是否等于反应时间呢? 工业反应器的参数 A B C * 处理反应工程的问题需要具备三个方面的知识： (1)化学反应的规律——主要是物理化学的领域，着重研究反应的历程和机理；化学反应工程着重于反应速率规律的定量描述。 (2)传递过程的规律——一般化学工程的领域； (3)上述两者的结合能力。 知识准备 总结 实践 * 新的反应过程的开发 工程阶段—— 反应器的选型 操作条件的选择 反应器的工程设计 化学阶段—— 发现和认识新的化学反应 现场工作—— 反应器操作不正常的原因 化学方面(如催化剂活 性变化) 传递过程方面 * 研究方法 一般的化学工程问题，藉助相似论和因次论指导下的实验，综合性地予以解决。 例如：换热器中传热系数，它不是从基础理论出发去寻找有关因素之间的数学关系，再经过数学方程的运算而求解，而是通过实验测定归纳成经验的相似准数的关系式予以确定的。 换热器 * 化学反应工程中，有化学过程，又有物理过程。实验的纳果，只能还原应用于该实验条件本身，既没有普遍性，也不能转用于实验条件之外的其它情况。 小实验的结果，不能应用于大型装置。 研究方法 兰州石油化工 * 数学模型 数学模型：将复杂的研究对象合理地简化成某个模型，与原过程(或称原型)近似地等效的或当量的。 以该简化模型进行数学描述，所得的数学关系式即为原型近似等效的数学模型，然后通过求解或进行数值运算而研究其特性。 数字模型方法的核心——对复杂对象的简化。 * 数学模型——数学模拟方法的基础，数学模型的基础是对过程多种影响因素的分析或称为物理模型。 数学模型 处理问题的性质 化学动力学模型 流动模型 传递模型 宏观动力学模型。 数学模型 * 数学模拟放大方法 * 学习方法 1．抓反应类型、挖掘物理因素、归结于最终目标 评定反应结果优劣的标准为下列二个主要因素： (1)反应的速率——直接影响到反应器的大小尺寸(或催化剂等的用量)从而关系到投资费用。对一个特定的反应器，速率往往体现为转化率，它是表明反应的深度即反应原料转化的百分率的。 (2)反应的选择性——表明反应的方向，即反应的物料以多高的百分率转化为目的产品。 * 2. 要着重于基本概念的掌握，力求达到清晰、严格、准确。 3. 要明确考察问题中的不同尺度和不同立场。 ——化学反应本身是以分子尺度进行的，属于微观动力学。 ——传递过程比如气泡、液滴和固体颗粒的运动，都是比分子尺度大得多的尺度，属于宏观动力学。 学习方法 * 本课程综合性强 * 普遍采用数学模型和模拟方法。 本课程宜以数学模型和模拟方法为主线，结合各章节的具体内容，强化对该方法的讲授。 本课程的特点 吉林燃料乙醇装置 * 反应器内传递过程的实验研究和数据的积累还很薄弱，特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系研究得还很不够。 反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合，以便相辅相成。 化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新的理论问题，需要进一步的研究 。 展 望 * 化学反应工程 (Chemical reaction engineering, CRE) * 第一章 绪论 教材： 朱炳辰 主编，化学反应工程（第四版），化学工业出版社，2007 参考资料： ①郭锴，唐小恒，周绪美编，化学反应工程，化学工业出版社； ②陈甘棠主编，化学反应工程，高等教育出版社。 * Chemical Reaction Engineering, by Levenspiel O. Elements of Chemical Reaction Engineering, by Scott Fogler 第一章 绪论 * 学科地位及历史 研究对象及内容 研究方法 第一章 绪论 * 化学反应工程——化学工程学科的一个分支，以工业反应过程为主要研究对象，以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。 研究对象——工业反应过程，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。 课程的任务和基本要求 化工热力学 反应动力学 传递过程理论 化工单元操作 * 反应器的开发 设计 放大 优化操作 目的 化学 石油化学 生物化学 医药 冶金 轻工 应用 课程的任务和基本要求 大庆炼化厂区鸟瞰图 * （1）牢固掌握基本概念、基本原理以及反应器分析和设计所用的基本关系式； （2）较深入地了解各种类型反应器的特点、性能和适