反应工程第1章 绪论.ppt

化学反应工程Chemical Reacion Engineering Contents 第一章 绪论 Chapter1 Overview of Chemical Reaction Engineering 第二章 均相反应动力学 Chapter2 Kinetics of Homogenous Reaction 第三章 均相反应器（等温、变温过程） Chapter3 Ideal Reactors for Homogenous Reactions Contents 第四章 非理想流动 Chapter4 Non-Ideal Flow 第五章 催化 Chapter5 Reaction Catalyzed by Solids 第六章 非均相流固催化反应器 Chapter6 The Packed Bed Catalytic Reactor 第七章 气液两相反应器 Chapter7 Fluid-Fluid Reactors The object of the course 课程目标：反应器分析与设计并重，结合实际、结合工艺。 授课方法：讲课与讨论相结合。 考试方式：考试与/或专题论文结合平时成绩 典型化工过程Typical chemical pocess The history of Chemical Reaction Engineering 1900 年起，单元操作，主要以单相流动、分离为主，很少催化，不着重于数学，化学+设备。煤化工为主 1957年反应工程：动力学、传递、流体力学，化学+数学，石油化工 1960年 传递过程，现代化工时代，三传一反，分子筛催化剂，纳米材料等 课程结构体系无重大变化，但内容由传统化工走向现代化工：怎样定义目前的化工及反应工程？ 三大支柱：流体力学、传递、反应 两个层面：介面(颗粒，固体表面)对流体的作用与影响 The branches of Chemical Reaction Engineering Catalyzed Reaction Engineering Polymerization Reaction Engineering High-temperature Reaction Engineering Biochemical Reaction Engineering Environmental Reaction Engineering 化学反应工程的基本任务 建立化学反应过程的动力学模型和传质模型 选择反应器型式以满足不同类型的反应特点和传质要求 计算反应器大小，以满足一定的产量和转化率的要求 确定反应器的最佳操作条件，提高反应过程的经济效益 研究反应器的动态特点，保证操作稳定和开、停车的顺利 化学反应器的操作方式 ???分批式操作 ??? 连续式操作 ??? 半分批式操作 ??? 反应装置的形式 管式、塔式、釜式、固定床、流化床、移动床 膜反应器(燃料电池) 纳米材料制备(CVD、CLD) 流(气、液)固反应器 固定床 颗粒流动式 机械搅拌式 流化床式 绝热式固定床反应器 结构简单 高空速 很少催化剂损耗 很小气固返混 较长的扩散时间及距离 高床层压降 床内取热供热困难 催化剂取出更新困难 滴流床反应器 + 高空速 + 小返混 + 催化剂分离容易 + 无催化剂夹带 - 高床层压降 - 长混合时间 - 流动分布差 - 仅能并流操作 搅拌釜式反应器 + 高催化剂利用率 + 好外部传递 + 温度分布均匀 - 催化剂夹带 - 高返混 - 催化剂分离问题 鼓泡塔反应器 + 简单 + 传质好 (射流入口) + 低剪切 (气升式) + 短扩散距离 低催化剂空速 高返混 - 中等传热能力 催化转化过程 -选择与设计 几种催化剂种类 比表面积 破碎强度 压降 制备方法 催化剂内的流动传递现象 扩散-反应传递现象 反应工程的结构 反应工程的基础 定量的数学描述是反应工程的基本方法，其数学模型可包括： 动力学方程式 物料衡算（连续性方程） 热量衡算 动量衡算参数计算 “三传一反” 催化裂化的发展历史 反应器形式： 1928年，固定床（溶盐换热），活性白土 1938年 移动床式，活性白土 1942年上流式，合成硅酸铝微球 1946年下流式，合成硅酸铝微球 1955年Ⅳ型床，合成硅酸铝微球　 1970年提升管，分子筛 1980年烧焦罐高效再生器+提升管，ZSM-5 1990年提升管+两级逆流再生高效再生器，超稳Y 2001年超短接触反应器？ 环境要求：低苯、低烯烃、高含氧、