工业反应过程分析导论-绪论

化学反应工程华东理工大学化工学院化学工程联合国家重点实验室许志美绪论化学反应

化学转化获得能量化学脱除引言核心：化学反应器—进行化学反应的场所

原料予处理

化学反应

产物后处理工业反应过程化工过程设计的洋葱模型反应器分离与再循环系统换热网络公用工程历史沿革：1901年，英国的G.E.戴维斯出版了第一本化学工程专著“化学工程手册”，首先提出了单元操作的概念，标志了化学工程一级学科诞生。1920年，美国麻省理工学院化学工程系脱离化学系成为一个独立的系，由W.K.Lewis任系主任，这是世界上第一个化工系。1920年夏天，麻省理工学院的W.K.Lewis,W.H.McAdams完成了“化工原理”讲稿，并于1923年正式出版，这本著作首次提出了因次分析、相似论等概念，标志着学科理论已达到一定的深度。1913年，哈伯－博施法高压合成氨装置成功建成。1920年，从炼厂气中分离的丙烯合成出异丙醇。1923年，费－托合成成功。……1957年第一届欧洲化学反应工程学术会议（阿姆斯特丹）化学反应工程二级学科诞生；化学工艺的发展，特别是石油化工的发展和生产的大型化，对反应过程的开发与反应装置的可靠性提出了更高要求，孕育了反应工程的诞生。1961年O.Levenspiel出版第一本反应工程教材。1.化学反应工程研究对象与目的工业反应过程的优化对象—工业反应过程、工业反应器目的—优化优化—在一定范围内（约束条件）选择一组合适的变量，使系统对评价标准（优化指标）达到最优。设计型优化类型操作型上下游约束技术约束约束条件予处理，后处理能力等安全、材料等决策变量操作方式—连续性、加料方式工艺条件—T、C、t、Sv、ug等结构变量—结构、型式、尺寸常用工业反应器类型均相气相—管式反应器

液相—管式、釜式、塔式非均相

气固相—固定床、流化床、移动床气液相—搅拌釜式、塔式气液固—涓流床、淤浆床技术指标选择性—原料消耗，成本能耗—操作费用反应速率—反应器大小转化率x、选择性、收率经济指标优化指标技术指标2.化学反应工程研究内容与任务物理过程——工程因素宏观动力学因素工业化学过程化学过程——化学因素动力学因素—温度、浓度等操作条件对反应过程的影响—着重研究反应选择性(本质上是研究速率)—化学因素(反应规律)工程因素流体流动质量传递对反应过程的影响热量传递

化学因素反应类型——简单、复杂反应浓度效应——反应级数温度效应——反应活化能包括工程因素反应场所反应结果C、T物理因素化学因素化学反应工程的研究内容：反应→动力学反应+流体流动→返混反应+传质→效率反应+传热→热稳定性、灵敏度物理化学与化工原理的

“结合”化学反应工程的研究核心：工程因素→对反应的影响（x、）如何改善或利用？

影响多大？

有无影响？

反应与传递的相互作用

化学计量学化学热力学化学动力学返混微观混合内外扩散传热…反应体系的特性(1)化学计量学简单反应还是复杂反应；主反应和副反应间的关系；每一反应中各组分变化量之间的相互关系

(2)化学热力学

反应过程中的能量转化；反应体系的平衡性质反应工程研究方法

数学模型方法—立足于对过程的深刻理解 →分解简化→定性定量描述；工作重点是充分剖析过程特征， 探索规律，建立模型，确定模型参数化学工程传统方法：

相似方法与因次分析方法 缺陷：已经证明不可能同时满足物理相似和化学相似，经验归纳