化学反应工程学 第一章绪论.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第一章 绪论 课程内容-1 理论课程 第一章 绪 论(1学时) 第二章 均相反应动力学(5学时) 第三章 理想流动反应器(6学时) 第四章　非理想流动反应器(5学时) 第五章 气固相催化反应本征反应动力学(5学时) 第六章　气固催化反应宏观反应动力学(4学时) 第七章　气固相催化反应固定床反应器(4学时) 第八章 气液反应动力学与反应器(5学时) 第九章 现代反应器技术进展(1学时) 理论学时共36时 课程内容-2 化学反应工程实验 实验-1 停留时间分布(2学时) 实验-2 循环无梯度反应器(2学时) 实验学时共4学时 课程目标 反应工程学:知识、技能、思维方法 课程目标：反应器分析与设计并重，结合实际、 结合工艺、拓宽思路、引导创新。 授课方法：讲课与讨论、专题调研相结合，研讨 当前反应工程的发展及一些方向性、 热点性问题。 成绩：平时作业＋专题报告＋课程考试 概述 讨论三个方面的问题: 1.1 化学反应工程学的任务和范畴 1.2 化学反应工程学的内容与分类 1.3 化学反应工程学方法论 理论化学家: 在化学实验室中获得某一化学反应。 工程化学家: 在工业上实现化学反应过程的反应器选型与设计； 解决实现优质、高产、低消耗等工程问题。 化学反应工程是研究化学反应在工业实施过程中需解决的问题。 任何化工生产概括地说都是由三个部分组成的，即原料的预处理、原料经化学反应而生成产品、产品的分离和提纯。其中化学反应过程是整个生产过程的核心。任何化学反应对原料总有一定的要求，如要求原料有一定纯度，原料进反应器时的温度、压力等。要使原料满足化学反应的要求，必须在反应前加以预处理。此外，在反应过程中由于化学反应平衡的限制、副反应的发生以及从经济角度考虑等原因，原料中的反应物既不可能在反应器中全部被转化，更不可能全部转化成为目的产物，其中必然会夹杂有副反应产物。因此在经过化学反应之后的物料中，除产品外尚有未反应完的原料以及副反应产物。为获得达到一定纯度的产品，需要对反应产物进行分离与精制。由此可见，原料的预处理和产物的分离都是从属于化学反应过程的，化学反应过程是化工生产的核心部分。在工业上．化学反应过程是在反应器中进行的，作为研究反应器的化学反应工程自然在化工生产中具有举足轻重的作用。 1.1化学反应工程学的任务与范畴 ▲化学反应过程是化工生产的核心 尽管化学工业的产品繁多，各种产品的生产过程也不尽相同．然而探其究竟，有一条却是共同的，便是“原料借助于化学反应而获得产品”。因此，各种产品尽管有不同的生产过程，但作为化工生产的核心——化学反应器，是必不可少的。化工产品只有在反应器中才能产生，想提高产品的产量必然要对反应器的操作条件进行优化。此外 产品的生产路线也是以反应过程为核心来组织的。由此可知，在化学工业中，老厂的增产挖潜、新厂的设计、新工艺、新产品以及新设备的付诸实现，化学反应工程都起着重要的指导作用。 工业规模的化学反应过程是比较复杂的，既有化学反应过程，又有物理过程。物理过程与化学过程相互影响、相互渗透，必然影响反应。工业反应器中主要的物理过程有：①流体的返混和不均匀流动：②传质过程；③传热过程。这些物理过程与化学反应过程同时发生。 从本质上说，物理过程不改变反应过程的动力学规律，即反应动力学规律不因为物理过程的存在而发生变化。但是流体流动、传质、传热过程会影响实际反应场所的温度和浓度在时间、空间上的分布，从而影响反应的最终结果。从学科角度讲，化学反应规律属化学动力学领域，物理过程规律属化学工程领域。化学反应工程学实际上是这两个学科的汇合，即物理过程和化学过程两者结合，产生新的、有趣的现象，从这些现象中引伸出重要的反应工程理论。正是这些理论指导工业反应过程的开发，即选择适宜的反应器结构、型式、操作方式和工艺条件等。 ▲化学反应工程学是研究工业规模的化学反应过程 (1) 改进和强化现有反应技术和设备，使之优质、高产、低消耗； (2) 开发新的反应技术和设备； (3)解决反应过程中的开发放大问题； (4)实现反应过程的最优化； (5)发展化学反应工程学的理论和方法。 ▲化学反应工程学的任务 ▲化学反应工程与相邻学科的关系 化学反应工程作为一门学科是近期才确立的，它是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是一些基础学科诸如物理化学、传递工程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成