高等反应工程第一章

化学反应工程ChemicalReactionEngineering化学工程学院主讲教师：王承学主要内容：Chapter1:OverviewofChemicalReactionEngineering(绪论)Chapter2:KineticsofHomogeneousReactions(均相反应动力学)Chapter3:DesignforidealflowHomogeneousReactors(理想均相反应器设计)Chapter4:Designfornon-idealflowHomogeneousReactors(非理想流动均相反应器设计）ThepackedbedReactorandFluidizedReactors(固定床和流化床反应器)Chapter6:DesignforGas-SolidCatalyticReactions(气固催化反应器设计)Chapter5:KineticsofGas-SolidCatalyticReactions(气固催化反应动力学)

Chapter1

OverviewofChemicalReaction

Engineering(绪论)

§1-1研究对象和任务(ObjectandMission)一对象（objects）物理过程purification化学过程reaction物理过程separation核心装置(centerequipment)循环(recycle)原料产物productsRawmaterials上图反应方程式:二任务(Problemstobesolved,contentstobestudied.)a.改进和强化现有的反应器;(Improvement)b.开发新的反应技术和设备；(Design)c.反应器的放大；(Enlargement)d.选择最佳操作条件,实现最佳控制；

(Optimum)化学反应工程学：研究工业规模下进行化学反应的规律或工程反应器原理的一门学科。

发展和完善反应工程理论。

(Development)§1-2化学反应分类及影响因素

(classificationandvariables)

一相关概念1.均相与非均相均相：以单一分子状态分散的相态。非均相：以两种或两种以上分子状态分散的相态。非催化(Non-catalytic)

催化(Catalytic)

均相Homogeneous

气相（燃烧,卤化…）

液相（酯化，硝化，磺化等）

液相均相催化（酸催化，酶催化，微生物反应）

非均相Heterogeneous

气固相（煤燃烧，矿石煅烧）气液相（碱H2O吸收CO2，硝酸等生产）液固相（高沸点有机物与酸的反应）气-液-固相[CO2(g)+H2O(l)+NaOH(l)---NaHCO3(s)]

气固相（乙烯加氢，氧化，合成氨，甲醇）*液体酸催化的气液和气相反应液固相（催化的液相反应和酸催化的液固相）气-液-固相（液相加氢和氧化）

2.基元反应与非基元反应基元反应（elementaryreactions）：反应的基元步骤，反应速率式与化学式对应。

对于基元反应：反应级数=分子数（整数）非基元反应（non-elementaryreactions）：有两个及以上的基元步骤，反应速率式与化学式并无相对应关系。对于非基元反应：反应级数≠分子数（整数，正数，负数，分数……）二反应分类

1、简单反应（singlereactions）

（包括基元和非基元反应）2、复杂反应（multiplereactions）

一个动力学方程可确定的反应多于一个动力学方程能确定的反应a.

连串（seriesreactions）

b.

平行（parallelreactions）c.

平行-连串（seriesandparallelreactions）parallelseries三.影响因素

均相系统（实验室）：

（T，P，Ci）

非均相系统(工业上）

：（T，P，Ci）+相间传质及（T，Ci

）分布

气膜灰分层反应表面未反应核催化剂气膜实验室工业上传质Mass-transferC均一C不均一传热Heat-transferT均一T不均一时间分布RTDt均一t不均一非均相+工业放大因素,使问题更复杂三个分布（C，T，t）主要与反应器结构有关，还与流动条件有关。工业反应的影响因素：T，C，t，类型（相态），传质，传热，停留时间分布，反应器结构，操作条件等。§1-3研究方法——数学模型法

（ModelMethod）

2.经验放大(速度较慢，周期较长)实验室——模拟实验——小生产——大生产——工业化

1.因次分析与相似论（只适用物理过程eg:传质与传热）,3.实验技术测试技