化学反应工程-绪论分析.pptx

;认识各种反应器 化学反应动力学 间歇搅拌釜、全混流连续搅拌釜、平推流反应器和固定床反应器的设计方程、物料衡算 计算和设计、选择反应器;考评比例: 平时成绩 60% 期末考试 40% 考勤要求： 每个学生旷课5次后平时成绩零分 迟到、早退每次扣2分，作业不交，该次作业无成绩; 化学反应工程 朱炳辰 主编 Elements of Chemical Reaction Engineering Principles of Chemical Reactor Analysis and Design: New Tools for Industrial Chemical Reactor Operations; Polymath / Mathematica /mathematica ;;知识点; 化学反应工程是什么？ 研究化学反应与传递过程相互作用的基本规律并在此基础上分析化学反应器的特性和指导反应器的设计、操作、放大和优化的一门技术学科。;反应工程是每个化学工艺的核心，它和其它过程严格区分，与单元操作共同组成一条完整的工艺。;1957年第一届欧洲化学反应工程会议 正式命名为了化学反应工程学这一名称。;反应工程涉及的知识和学科 传递原理（传热、传质、动量传递） 热力学 反应动力学 数学;化工生产，例如烃类热裂解;使我们能够估计SMOG的生成扩散 ;使我们能够把反应从实验室放大工厂 ;减少环境污染（三元催化） ;生物学飞速发展（干细胞培养） ;促进医学、药学发展（药代动力学） ;微反应器的开发利用 ;反应器的分析与设计 反应器的优化 反应器的放大 ;反应器的分析与设计 分析——是指根据化学反应过程的基本原理，针对各类反应器的共性以及个性问题，加以剖析，找出影响反应器性能的主要因素，研究薄弱环节和强化措施，为反应器最佳化操作和设计提供依据。 设计——包括反应器的选型、大小的确定（工艺尺寸）和结构设计。;反应器的优化 包括操作的优化和设计的优化 从反应器设备设计最佳化的角度讲，由给定的生产任务确定反应器的型式和适宜的尺寸及其相应的操作条件。但是在反应器投产运行之后，还必须根据各种因素和条件的变化作相应的修正，以使它能仍处于最佳的条件下操作，即还需要进行操作的最佳化。 考虑最佳化时，必须首先确定：目标函数和约束条件 ;反应器的放大 本问题是反应工程的一个重要课题 是指在新产品、新工艺的开发过程中，将实验室的结果放大到生产规模。或将小、中等生产规模进一步的放大。由于有复杂的化学变化存在和传递过程的影响，并不是单纯的几何放大。 ;反应器的放大 放大方法： 经验放大——逐步放大 相似放大 数学模型法 ; 化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 数学模型法是对复杂的难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。 ; 数学模型方法的一般程序 建立简化物理模型 建立数学模型 用模型方程的解讨论客体的特性规律 ; 利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤 小试研究化学反应规律； 大型冷模实验研究传递过程规律； 利用计算机或其它手段综合反应规律和传递规律，预测大型反应器性能，寻找优化条件； 热模实验检验数学模型的等效性。 ;按化学反应的特性分类 根据反应机理：单一反应、复杂反应； 根据可逆性：可逆反应、不可逆反应； 根据反应分子数：单分子反应、双分子反应； 根据反应级数：零级、一级 根据热效应：放热、吸热 ;按反应系统中相的类别与数目分类 均相：催化反应、非催化反应； 非均相：催化反应、非催化反应； 按反应过程条件分类 操作温度：等温、绝热、非绝热变温 操作压力：常压、加压、减压 操作方式：间歇、连续、半连续 ;按结构形式 管式、釜式、塔式、固定床、流化床、移动床 按操作方式 间歇、连续、半连续 按物料相态 均相、非均相 按物料流动状态 理想流动、非理想流动 ;长度远大于管径,内部没有任何构件 多用于均相反应过程;高度与直径比约为2-3内设搅拌装置和档板 均相、多相反应过程均可 ;高度远大于直径，内部设有填料、塔板等 以提高相互接触面积 用于多相反应过程 ;底层内部装有不动的固体颗粒，固体颗粒 可以是催化剂或是反应物 用于多相反应系统 ;反应过程中反应器内部有固体颗粒的悬浮 和循环运动，提高反应器内液体的混合性能 多相反应体系，可 以提高传热速率 ;固体颗粒自上而下作定向移动与反应流体 逆向接触 用于多相体系，催 化剂可以连续再生 ;是指反应物料一次性投入反应器中，反应一定时间后再取出物料的操作方法。反应器型式一般均为反应釜。 适用范围：小批量生产或实验室 ;物料连续不断地通过反应器。任何一种反应器只要加??输入、输出管线均可以是连续