化学反应工程绪论2014-2-18.ppt

反应器的操作方式 间歇操作：一次性投料卸料。反应物系参数(浓度组成等)随时间变化。 连续操作：原料不断加入，产物不断引出，物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)：兼有以上两种过程的特点，情况比较复杂。 反应器的操作方式 反应器设计的基本方程 反应器设计的基本内容一般包括： 选择合适的反应型式 确定最佳操作条件 根据操作负荷和规定的转化程度，确定反应器的体积和尺寸 要完成上述任务，需要使用下列三类基本设计方程： 物料衡算式(描述浓度变化) ——连续性方程 能量衡算式(描述温度变化) 动量衡算式(描述压力变化) 三个式子是相互耦联的，需要同时求解。具体的作法，将在以后的各个章节中详细阐述。 反应器设计的基本方程 注意： 如何确定变量 物料衡算中，用关键组分的浓度作为因变量，也可以用转化率 X 或产率 Y 以及分压等； 热量和动量衡算，用温度 T 和压力 P 作为因变量； 自变量有时间和空间两类，定态过程不随时间变化，可能只有空间自变量。 控制体的选择(根据具体情况而定) 原则上，反应速率为定值时选最大可能的空间，如在CSTR和PFR中的情况完全不同。 计算方程（通式）：(输入)＝(输出)+(消耗)+(累积) 实际应用过程中，有些项可能不存在，需要简化。 工业反应器的放大 问题的提出： 在造船、筑坝等很多领域上相似理论和因次分析为基准的相似放大法是非常有效的，但相似放大法在化学反应器放大方面则无能为力，主要原因是无法同时保持物理和化学相似。 目前使用的化学反应器放大法有： 逐级经验放大法（主要靠经验）； 数学模型法。可以提高放大倍数，缩短时间； 半经验放大法， 采用逐级放大法费时费力，但采用数学模型放大法时，往往由于缺乏对过程的深刻认识而告失败。目前实际的反应器放大介于两者之间，既有数学模型放大法的理论分析又加入经验处理方法。可以预测，随着人们对反应过程基本规律的认识不断加深，数学模型放大法将逐步取代现有的经验和半经验方法，成为反应器放大法的主流。 Lab. Experiment Small Scale Experiment Medium Scale Experiment Chemical Model Physical Model Design for industrial reactor 预测 实验 预测 对比 ● 化学反应工程研究的主体仍然是化学反应本身，而反应器只不过是提供实现化学反应的客观环境，化学反应本身是第一性的，是内因，而反应器是客体，是外因。 ● 动力学是代表过程的本质性的因素，而装置的结构、型式和尺寸则在物料的流动、混合、传热和传质等方面发挥作用。 ● 物料从进入反应器到离开为止是具有一定动力学特性的反应物系在具有一定传递特性的装置中进行演变的过程。 ★★ ★★实质：化学反应工程研究的内容无非就是在阐明化学反应动力学的基础上，结合不同传递特性的反应器来解决反应工程中各式各样问题的。 小 结 本章概要 重点掌握★★★： 化学反应转化率、选择性和收率的概念和应用 化学反应工程要解决的主要问题 深入理解★★： 化学反应器的三种操作方式和特点。 反应器设计的基本方程。 广泛了解★： 化学加工过程的普遍特征。 各种化学和石油加工流程、常见设备和场区概貌。 化学反应器的主要类型、结构和工作原理。 工业反应器的放大方法。 谢谢！ 作业：习题 1、2 化学工业的发展历程——化学反应工程地位 1894年起，他在卡尔斯鲁厄工业大学任教，1906年化学教授；1911年改任在柏林近郊的威廉物理化学及电化学研究所所长，同时兼任柏林大学教授。 1913年实现一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。 1914年世界大战爆发，哈伯承担了战争所需的材料的供应和研制工作，特别在研制战争毒气方面。他曾错误地认为，毒气进攻乃是一种结束战争、缩短战争时间的好办法。 哈伯，1868年12月出生于德国的布雷斯劳，大学毕业后，由于所发表的论文有独到的见解，使德国化学界为之轰动，德国皇家科学院破格授予化学博士学位，年仅23岁。 1909年在600℃的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，得到产率约为8％的合成氨。 化学工业的发展历程——化学反应工程地位 美国Bird等编写了《传递现象》这部历史性的著作Transport Phenomena 化学工业的发展历程——化学反应工程地位 尚书勇 尚书勇 化学反应工程 尚书勇 博士 副教授 宜宾学院化学与化工学院 Chemical Reaction Engineering 联系方式： (692534)宜宾QQ：814456328E-mail: ssyandmltcdj@163.com 四川省学术和技术带头人后备人选 全国