反应过程与设备 教学课件 作者 雷振友 主编石化123绪论.ppt

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1、反应过程与技术2013.9绪论一、化学反应工程1.化工生产过程产物的分离提纯原料预处理化学反应（核心）1绪论2.化学反应工程化学反应工程是一门研究如何在工业规模上实现化学反应过程的学科。化学反应过程是化工生产的核心二、化学反应过程的基本分类1绪论分类特征化学反应类型反应特性反应机理简单反应，复杂反应（平行反应、连串反应、自催化反应等）热力学特征可逆反应，不可逆反应反应级数零级反应、一级反应、二级反应、分数级反应等热效应吸热反应、放热反应相态均相反应（气相、液相），非均相反应（气-液相、气-固相、液-液相、液-固相、气-液-固相）温度变化等温反应、变温反应操作方式间歇反应、连续反应、

2、半连续（或半间歇）反应三、化学反应的操作方式（1）间歇操作指一批物料投入反应器后，经过一定时间的反应再取出的操作方法。（2）连续操作指反应物料连续地通过反应器的操作方式。（3）半连续操作指反应器中的物料，有一些是分批地加入或取出，而另一些则是连续流动通过反应器。1绪论四、反应器的分类及特点1绪论分类方法反应器类型反应类型均相反应器、非均相反应器结构管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等操作方式间歇式反应器、连续式反应器、半连续（半间歇）式反应器温度变化等温反应器、非等温反应器传热方式绝热式反应器、自热式反应器、换热式反应器搅拌釜式反应器1绪论釜式反应器适用

3、的反应特点生产实例液相、液-液相、液固相操作弹性大，适用性强，产品质量均一。但单釜连续操作返混大氯乙烯聚合，顺丁橡胶聚合，甲苯硝化等轻油裂解制乙烯管式非催化反应器1绪论管式反应器适用的反应特点生产实例气相、液相返混小、所需反应器体积小，比传热面大，仅适于连续操作，停留时间受管长限制石脑油裂解，管式法高压聚乙烯等邻二甲苯氧化制苯酐多管式固定床反应器1绪论固定床适用的反应特点生产实例气固（催化或非催化）相返混小，催化剂不易磨损，传热性能差，催化剂再生不易乙苯脱氢制苯乙烯，合成氨，石油重整等重油的催化裂化流化床反应器1绪论流化床适用的反应特点生产实例气固（催化或非催化）相、催化剂失活很快

4、的反应返混大，传质、传热好，催化剂有效系数大，但磨损大石油催化裂化，萘氧化制苯酐，丙烯氨氧化制丙烯腈等乙苯加氢气液塔式反应器1绪论鼓泡塔适用的反应特点生产实例气液相、气液固（催化剂）相气相返混小、液相返混大，气相压力降大，温度易于调节，流速有限制苯的烷基化，乙烯基乙炔的合成，二甲苯氧化等1绪论化学反应过程物理过程化学过程流体的返混、不均匀流动传质过程传热过程这些物理过程与化学反应过程同时发生、相互影响，相互渗透，有可能导致工业反应器内的反应结果与实验室规模大相径庭。工业规模的化学反应较之实验室规模要复杂得多，在实验室规模上影响不大的质量和热量传递因素，在工业规模可能起着主导作用。在

5、工业反应器中既有化学反应过程，又有物理过程。五、本课程的研究内容（1）化学反应动力学特性的研究（2）流动、传递过程对反应的影响（3）反应器设计计算、过程分析及最优化（4）反应器操作1.研究内容1绪论简单反应,复杂反应研究反应过程中发生的反应情况反应中各组分变化量之间的相互关系是反应器物料衡算的基础确定反应器的进料配比、产物组成确定工艺流程的安排化学平衡分析反应器的选型操作条件的选择研究反应过程中的能量转化和反应体系的平衡能量转换（热效应）研究化学反应的速率以及浓度,温度,催化剂等对反应速率的影响反应速率选择性确定反应器的尺寸对于复杂反应，决定产品的原料单耗1绪论化学计量学化学热力学

6、反应动力学2.化学反应工程与相邻学科的关系1绪论六、化学反应工程学的研究方法（一）研究方法1.逐级经验放大法2.解析法3.模型法化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法是对复杂的难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。1绪论