反應(yīng)工程與技術(shù)Chemicalreactionengin

1、反應(yīng)過程與技術(shù)教學(xué)課件下載ppt反應(yīng)工程與技術(shù)Chemical reaction engineering緒 論Introduction石油化工生產(chǎn)裝置知識目標與能力目標 了解化學(xué)反應(yīng)工程的發(fā)展、過程開發(fā)與反應(yīng)技術(shù)、反應(yīng)工程和放大方法掌握反應(yīng)器的分類、理想流動反應(yīng)器的特點 能解釋理想反應(yīng)器的流動特點能寫出各種反應(yīng)器的類型能應(yīng)用反應(yīng)器的放大方法化學(xué)反應(yīng)工程的發(fā)展Evolution of chemical reaction engineering發(fā)展的關(guān)鍵是什么？發(fā)展過程（反應(yīng)過程涉及范圍廣，怎樣統(tǒng)一？ ）發(fā)展趨勢：主要體現(xiàn)在反應(yīng)工程與工藝的密切結(jié)合以及非傳統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)的極端操作條件 二、反應(yīng)過程與技

2、術(shù)的研究方法（一）化學(xué)反應(yīng)工程與其他學(xué)科的關(guān)系 化學(xué)熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)、催化劑、傳遞工程、工程控制、化工工藝（二）反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)過程 1. 反應(yīng)技術(shù)（1）反應(yīng)器型式的選擇；（2）反應(yīng)條件的確定和保證這些條件的技術(shù)措施；（3）反應(yīng)器工藝尺寸及結(jié)構(gòu)的確定；（4）反應(yīng)裝置的最優(yōu)化。 2. 反應(yīng)技術(shù)開發(fā)步驟 實驗室的試驗研究；預(yù)設(shè)計及評價；中間廠試驗；工業(yè)裝置的設(shè)計及評價；工業(yè)化生產(chǎn)與大型化 3. 反應(yīng)過程的放大方法 經(jīng)驗法相似模擬法部分解析法數(shù)學(xué)模擬放大法（三）放大程度和開發(fā)周期 反應(yīng)器的分類按反應(yīng)類型分按反應(yīng)器型式分按操作方式分按反應(yīng)溫度的變化分按反應(yīng)體積的變化分釜式反應(yīng)器管式反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器固

3、定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器反應(yīng)器設(shè)計的內(nèi)容反應(yīng)器選型 工業(yè)反應(yīng)器類型很多，在不同類型的反應(yīng)器中，能量與物質(zhì)的傳遞特性有很大差異。因此需要根據(jù)給定反應(yīng)體系的動力學(xué)特性，選擇具有適宜傳遞特性的反應(yīng)設(shè)備。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 按照生產(chǎn)任務(wù)和選定的反應(yīng)器型式確定反應(yīng)器的總體布置及單個反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如確定反應(yīng)器的個數(shù)、組合方式、反應(yīng)器體積、高徑比、攪拌方式及強度、換熱方式及換熱面積等等。反應(yīng)器工藝參數(shù)的確定 正確選擇操作條件，使反應(yīng)系統(tǒng)處于最佳操作狀態(tài)并達到最大經(jīng)濟效益。反應(yīng)器設(shè)計的模型方法經(jīng)驗法 通過實驗逐級放大的經(jīng)驗方法。數(shù)學(xué)模型法 建立反映該過程特性的物理模型； 對物理模型進行數(shù)學(xué)描述，

4、并建立數(shù)學(xué)模型； 對數(shù)學(xué)模型求解，分析并選擇最佳設(shè)計方案。 反應(yīng)器設(shè)計的方程式 （1）物料衡算方程（濃度或轉(zhuǎn)化率隨時間或位置變化的定量關(guān)系）（2）熱量衡算方程（溫度隨時間或位置變化的定量關(guān)系）（3）動力學(xué)方程 （反應(yīng)速率與溫度、濃度間的定量關(guān)系）物料衡算方程 依據(jù)質(zhì)量守恒定律，列出任一個組分物料衡算式。微元時間、微元體積內(nèi)，某組分：進入反應(yīng)器速率排出反應(yīng)器速率反應(yīng)消耗速率反應(yīng)器內(nèi)積累速率熱量衡算方程依據(jù)能量守恒定律，列出任一個組分物料衡算式。微元時間、微元體積內(nèi)：組分進入反應(yīng)器熱量速率排出反應(yīng)器熱量速率化學(xué)反應(yīng)吸收熱量速率向環(huán)境散失熱量速率反應(yīng)器內(nèi)熱量積累速率動力學(xué)方程定量描述反應(yīng)速率與影響反

5、應(yīng)速率之間的關(guān)系式稱為化學(xué)動力學(xué)方程。影響反應(yīng)速率的因素有反應(yīng)溫度、組成、壓力、溶劑的性質(zhì)、催化劑的性質(zhì)等。（三）理想流動與非理想流動1. 理想流動模型（1）平推流模型 （2）全混流模型 2. 非理想流動想一想 ：為什么說理想流動是流體流動的兩種極端情況？ 平推流模型亦稱活塞流或理想置(Plug-flow reactor PFR或Plug-flow model )定義：它假設(shè)進入反應(yīng)器物料齊頭并進，向前運動，無返混。特點：沿流動方向上，溫度、濃度、反應(yīng)速率等參數(shù)隨位置而變；與流動方向垂直某一截面上，溫度、濃度、反應(yīng)速率等參數(shù)不隨時間而變。所有物料粒子在反應(yīng)器中的停留時間都相同，屬穩(wěn)定流動過程。全混流模型 亦稱理想混合（Complete mixing flow model 或Complete series tank reactor CSTR）定義：假定進入反應(yīng)器物料瞬間混合均勻。特點：反應(yīng)器內(nèi)溫度、濃度、反應(yīng)速率等參數(shù)處處均勻一致，且等于物料出口處的溫度、濃度。注意：在間歇反應(yīng)