理想反应器课件.ppt

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1、均相非均相低分子体系高分子体系反应动力学反应器中的传递现象定常态非定常态实验室研究计算机模拟化学反应工程学的发展历程：Back第一章绪论1.1.2化学反应工程的范畴和任务无论是化学工业还是冶金、石油炼制和能源加工等工业过程，均采用化学方法将原料加工成为有用的产品。生产过程包括如下三个组成部分：第①和③两部分属于单元操作的研究范围；而②部分是化学反应工程的研究对象，是生产过程的核心。原料预处理化学反应产品分离与提纯核心目的产物产生高纯度产物脱出杂质*化学反应工程是化工生产的核心*化学反应工程学是研究工业规模的化学反应过程化学反应工程学化学

2、动力学化学工程化学过程物理过程催化剂反应机理温度浓度流体流动传质传热指导工业反应过程开发反应器的结构型式操作方式工艺条件第一章绪论定义：顾名思义，化学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的科学。既以化学反应作为对象，就必然要掌握这些化学反应的特性；它又以工程问题为其对象，那就必须熟悉装置的特性，并把这两者结合起来形成学科体系。图1.2就是表示化学反应工程学范畴以及它与其它学科关系的一个示意图。第一章绪论化学热力学：确定物系的各种物性常数(如热容,反应热、压缩因子等)；分析反应的可能性和可能达到的程度等，如计算反应的平衡常数和平衡转化率

3、等。反应动力学：专门阐明化学反应速率(包括主反应及副反应)与各项物理因素(如浓度温度、压力及催化剂等)之间的定量关系。催化剂：如粒内的传热、微孔中的扩散、催化剂中活性组分的有效分布、催化剂扩大制备时各阶段操作条件对催化剂活性结构的影响、催化剂的活化和再生等。设备型式、操作方法和流程：“放大效应”，工业装置的反应条件必须结合工程上的考虑才能最合理地确定；反应不同，规模不同，合适的反应器型式和操作方式也会不同；工艺流程与工艺与工程密切结合、综合考虑，热量传递/温度控制、物料是否循环等。传递工程：传递过程与反应动力学是构成化学反应工程最基本的

4、两个支柱。所谓"三传一反"乃是反应工程学的基础也正是这个意思。工程控制：对于反应装置而言是最优化的条件，来必就整个生产系统也是最优化的，此时，装置就只能服从系统。反应过程的分析、反应技术的开发和反应器的设计作为反应工程本身的专门范畴是对各种反应过程进行工程分析，进行为技术开发所需的各项研究，制定出最合理的技术方案和操作条件以及进行反应器或反应系统的设计。第一章绪论注意：化学反应是研究反应本身的规律，与反应器内各局部的状况有关，而反应器总体的性态对其有很大的影响。所以可以说反应动力学从点上着眼，而反应器的设计与分析则从面上（体上）着手。化

5、学反应工程学知识的作用(1)改进和强化现有的反应技术和设备，挖掘潜力，降低消耗，提高效率。(2)开发新的技术和设备。(3)指导和解决反应过程开发中的放大问题。(4)实现反应过程的最优化。(5)不断发展反应工程学的理论和方法。第一章绪论1.2化学反应的分类（反应工程学科）第一章绪论1.3反应器的分类第一章绪论反应器的类型和特点第一章绪论l.4化学反应工程的基本方法不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就是要用数学式来表达各参数间的关系，简称数学模型。根据问题复杂程度的不同和对所描述的范围以及要求精度的不同，人们按已有的

6、认识程度和需要，写出的数学模型的繁简程度也是不同的。在化学反应工程中，数学模型主要包括下列一些内容：(1)动力学方程式(2)物料衡算式(3)热量衡算式(4)动量衡算式(5)参数计算式在建立这些方程式时，有些是需要经过实验才能解决的，依靠试验获得数据。依据这些资料，就写出物料、热量、动量衡算式，其一般形式如下：累计量=输入量—输出量第一章绪论1.5化学反应工程的学科系统和编排我们知道，化学反应是反应过程的主体，而装置则是实现这种反应的客观环境。反应本身的特性是第一性的，而反应动力学就是描述这种特性的。因此动力学是代表过程的本质性的因素，

7、而装置的结构、型式和尺寸则在物料的流动、混合、传热和传质等方面的条件上发挥其影响。按操作方法分：分批式操作、连续式、半分批操作按反应装置的结构型式分：管式、塔式、釜式、固定床、流化床按化学反应的相态分：气相、液相的均相过程，气—固相、气—液相、液—液相等非均相过程第三章理想流动反应器西安建筑科技大学化学工程与工艺研究所反应器选型、设计和优化反应器中的流动状况影响反应结果数学模型流动模型对实际过程的简化理想模型非理想模型第三章理想流动反应器建立模型的基本方法理想气体状态方程间歇反应器平推流反应器全混流反应器连续流动反应器第三章理想流动反应

8、器完全没有返混返混极大(a)(b)(c)第三章理想流动反应器间歇搅拌反应器BatchStirredTankReactor(BSTR)特点：反应物料间歇加入与取出，反应物料的温度和浓度等操作参数随时间而变，不