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化学反应工程 0 绪论 一、何谓化学反应工程？ 工业化过程涉及的问题 二、课程地位与任务 三、化学反应工程与已学过课程的联系与区别 化学反应工程与相邻学科的关系 化学反应工程学的任务 四、化学反应工程课程特点 多相催化过程中的物理传递现象及其描述 五、化学反应工程的学习方法 七　化学反应工程学的发展 八　化学反应工程学的内容和分类 （2） 化学反应工程学的分类 （3 ）化学反应工程学的研究方法 ?2 解析法?3 模型法（重点内容） 九、化学反应器放大方法 参考书 十、《化学反应工程》章节层次与学习方法 邻二甲苯氧化制苯酐多管式固定床反应器 乙苯加氢气液塔式反应器 轻油裂解制乙烯管式非催化反应器 催化裂化流化床反应器 模型化层次分类： ? 化学反应本身特性研究，工业反应器内传递、流动特性研究 ? 反应器内流动、传递和化学反应耦联关系 （一）动力学层次 ? 微观（本征）动力学：解决化学反应速率问题，难以理论计算，须借助于实验完成 ? 宏观动力学：多数工业反应均为非均匀过程 * 郭锴 唐小恒 周绪美 编（化工出版社 第二版） 北京化工大学 学时：48 讲解：李建伟　lijw@mail.buct.edu.cn 工业催化与反应器研究室 无机楼　324 电话一、何谓化学反应工程？ 二、课程地位与任务 三、化学反应工程与已学过课程的联系与区别 四、化学反应工程课程特点 五、化学反应工程的学习方法 六、课程讲解 七、化学反应工程学的发展 八、化学反应工程学的内容和分类 九、化学反应器放大方法 十、《化学反应工程》章节层次与学习方法 　　典型反应：无机化学反应、有机化学反应、酸碱 　　　　　　　中和、氧化还原反应、络合反应、聚 　　　　　　　合与分解反应 　　基础化学：中学化学、无机化学、有机化学、 　　　　　　　分析化学、物理化学（专业基础） 　　共同特点：理想条件下研究化学反应 　　　　　　　反应发生的条件、终结标志、历程、 　　　　　　　NaOH+H2S?NaHS?Na2S 　　　　　　　什么条件下反应最快或较快 传统的颗 粒填充床 整体式结构 从随机填充到结构化 　　一个化学反应能够在实验室实现，并不等于能够在工业上实现，只有将其在工业规模上实现，才能创造价值。 ※ 工业过程：物理过程(工程学科）和化学反应过程（化学学科）的综合—工程问题（化学和工程学科的综合）。 ※ 化学反应工程是一门研究化学反应工程问题的科学。属于交叉性的边缘学科。 ※ 对于已经在实验室中实现的化学反应，如何将其在工业规模实现是化学反应工程学的主要任务。 　　传递过程与反应动力学（过程）（简称三传一反）是构成化学反应工程问题最基本的两个方面，两者的有机结合上升为工业反应过程，成为反应工程研究中最活跃的组成部分 预处理 反应 分离精制 原料 产品 排污处理 排气 循环 化学反应过程是化工生产的核心 化工产品生产共同点：原料借助于化学反应转化为产品 工业规模反应过程：物理和化学过程共存、相互影响、相互渗透 ? 影响工业过程反应行为 物理过程：不改变动力学规律，但引起时间和空间位置上温度、压力和物料浓度的差异与分布，从而影响工业反应过程的最终结果。物理过程包括：流体流动与返混、传质过程、传热过程 化学反应工程的实质：将化学动力学领域的化学反应规律和化学工程领域的物理过程规律汇总、研究、抽象和提炼出一些重要的反应工程理论，为反应器设计、优化操作和确定最优化操作条件服务 ? 课程地位 　　化学反应工程属专业理论课程（学位课） 　　是化工类专业不可缺少的主干课程 　　“三传一反” ——化工原理，传递工程 ? 课程任务 　　※ 使学生掌握化工生产中的关键过程—化学 　　　 反应过程的基础理论和基础知识 　　※ 培养学生具体分析、计算和解决化工生产 中有关化学反应的实际问题的能力 　　化学反应方向与限度——化工热力学 　　反应历程与速率极限——物理化学 　　反应器内物流流动与传递——传递过程原理 　　反应器操作——化工原理－单元操作 　　反应器设计与操作优化——数学、计算机 化学工程－过程认识和优 　　　　　化科学基础 化学工艺－全局系统整合 　　　　　与优化 系统工程－全局数学式的 　　　　　系统优化？ ? 现有反应技术与设备的强化和改进 　　　　—达到优质、高产、低消耗的目的 ? 开发新的反应技术和设备 ? 指导和解决反应过程开发中的放大问题 ? 实现反应过程的最优化 ? 发展和完善化学反应工程学的理论和方法